CN103387589B - 一种含磷氮硅烷a、含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含磷氮硅烷A及其制备方法;进一步地,本发明还提供了一种含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂及其制备方法。含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂以含有亚氨基的硅氧烷、醛类化合物和亚磷酸二烷基酯为原料,通过Kabachnik-Fields反应合成出含磷氮元素的亚磷酸酯类硅烷;然后将该自制硅烷和正硅酸四乙酯在酸/碱催化剂的作用下通过溶胶凝胶法制备含磷、氮、硅有机无机杂化无卤阻燃剂。该阻燃剂无卤无毒,且有机结合了磷/氮、磷/硅阻燃协效体系的优势,对聚合物材料具有很高的阻燃效率。阻燃剂外观为白色固体粉末,因此对于基体材料的色泽影响较小;制备方法简单易行,成本低,便于实现工业化。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃剂材料技术领域,具体涉及一种含磷氮硅烷A、含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展,聚合物材料因其优良的物理化学性能被广泛应用于电子、汽车、建筑等各行各业。然而众所周知,人工合成聚合物材料基本来源于石油化工,且均由碳、氢元素组成,因此极为易燃。近年来,无论是国内还是国外由聚合物材料被引燃而直接导致的重大火灾事故屡见不鲜。因此,研究发展阻燃型高分子是目前材料科学一个极其重要的方向。阻燃型高分子的开发离不开阻燃剂的使用。传统卤系阻燃剂阻燃效果虽然好,但遇火燃烧时会产生大量烟雾和有毒气体,对环境造成污染,危害人类健康。因此,低烟、无卤、环境友好是今后阻燃剂发展的重心。
磷系阻燃剂是目前用途最广的无卤阻燃剂,燃烧时无腐蚀性和有毒气体产生,并且对环境低污染。磷系阻燃剂主要通过改变聚合物的热降解形式来达到阻燃效果,一般来说,含磷部分在低温下从聚合物基体降解,形成含磷炭层,从而燃烧时起到了隔热层和阻止可燃气体溢出的作用。因此,磷系阻燃剂的阻燃效果基本取决于炭层。常规的磷系阻燃剂阻燃效率不好,添加量大,从而影响基体材料的其他物理性能。文献报道提升高温下炭层的数量与质量,有助于改善磷系阻燃剂的阻燃效率。常用方法是将磷元素与其他阻燃元素形成阻燃协效体系。其中最为常见的当属磷/氮阻燃体系,它通过改善普通磷系阻燃剂的炭层质量来提高阻燃效果。同时含氮阻燃剂受热时发生分解反应,具有吸热、降温和稀释等阻燃作用。磷/硅协效体系是近年来兴起另一种非常有效的阻燃体系。含硅阻燃剂对环境友好,无VOC气体放出,在热解过程中,由于表面能较低,能够迁移到材料的表面,生成一种硅碳化合物。该化合物热稳定性高,机械性能好,能够有效阻止下层聚合物材料进一步降解,且具有抑制有毒气体释放的作用。此外硅系阻燃剂还能够提高聚合物的加工性能,机械性能和耐热性能。因此,具有广阔的发展和应用前景。通过溶胶凝胶法可以实现磷/氮、磷/硅二者有机结合,形成一种含磷-氮-硅的有机无机杂化阻燃剂;该阻燃剂提升普通磷系阻燃剂的阻燃效率,属于一种新型的高效无卤环保型阻燃剂。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的是克服常规磷系阻燃剂阻燃效率低下的缺点,结合磷/硅、磷/氮两种阻燃体系的优势,提供一种新型含磷、氮、硅的亚磷酸酯类有机无机杂化环保型无卤阻燃剂。
本发明的另一个目的提供上述含磷氮硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂的制备方法。
为实现上述目的,本发明首先提供了一种含磷氮硅烷A,其结构式如下:
进一步的,本发明还提供了一种制备所述含磷氮硅烷A的制备方法,其按照Kabachnik-Fields反应原理制备,具体合成反应式如下:
具体制备步骤如下:首先按照1:1~2比例将含有亚氨基的硅氧烷和醛类化合物溶解在溶剂中,将温度升至30~40°C,反应1~6小时;然后,再将与醛类化合物等摩尔的亚磷酸二甲酯或亚磷酸二乙酯缓慢滴加进反应体系中,反应温度升至65~70°C,保温反应8~20小时;待反应完成后,通过旋蒸、洗涤对产物进行提纯,最终得到端基为硅氧烷且包含磷氮元素的含磷氮硅烷A。
优选地,所述含有亚氨基的硅氧烷选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷或环己胺基丙基三甲氧基硅烷;所述醛类化合物选自甲醛或多聚甲醛。
优选地,所述溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、氯仿、甲醇或乙醇;所述溶剂用量与含亚氨基的硅氧烷比例为3~5mL:1g。
进一步地,本发明提供了一种含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂,该阻燃剂是利用所述含磷氮硅烷A制备,其结构式如下:
其中,R1为H原子、甲基、丙基或者苯基;R2为-(CH2)3-;R3、R4为甲基或乙基。
更进一步地,本发明提供了一种制备含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂的方法,其是利用所述含磷氮硅烷A与正硅酸四乙酯在催化剂的作用进行溶胶凝胶反应,最终得到,该溶胶凝胶反应式如下:
优选的,所述含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂的方法,其具体制备步骤如下:
(1)首先按照反应摩尔比将含磷氮硅烷A与正硅酸四乙酯B加入到事先装有溶剂的反应器中,反应温度初定为-10~60°C;然后滴加催化剂,催化剂滴加完毕后,将反应温度控制在为10~140°C,然后滴加去离子水,反应物A与正硅酸四乙酯B发生水解缩合反应,反应时间为2~48小时,得到反应液;
(2)将步骤(1)得到的反应液加入到沉淀剂中,过滤,将得到的过滤固相产物烘干,烘干温度为50~140°C,最后得到含磷-氮-硅的有机无机杂化阻燃剂。
优选地,所述含磷氮硅烷A与正硅酸四乙酯B摩尔比为4~1:1。
优选地,所述催化剂为酸催化剂或碱催化剂;所述A和B总质量与所述催化剂体积间比值为:1g:0.01~4mL。更优选地,所述酸催化剂为甲酸、盐酸、乙酸中的一种或几种;所述碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的一种或几种。
优选地,步骤(1)中,所述溶剂为C1~C3的醇、乙腈、丙酮、苯、二氯甲烷、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、吡啶中的一种或几种;更优选地,所述溶剂为C1~C3的醇;所述溶剂体积与所述A和B总质量间的比例为10~60mL:1g;所述去离子水与A和B总质量间的质量比为0.1~4:1。
优选地,步骤(2)中,所述沉淀剂为去离子水、正己烷、环己烷中的一种或几种;所述反应液与沉淀剂的体积比为1:10~20。
更进一步地,本发明提供了一种含有上述阻燃剂的聚合物材料。
本发明的有益效果如下:
本发明按照Kabachnik-Fields原理合成出高磷氮含量的硅烷A。利用A结构上的硅氧烷在催化剂下易发生水解缩合反应的特点,将A和正硅酸四乙酯通过溶胶凝胶法反应制备出集磷、氮、硅于一身的新型有机无机杂化无卤阻燃剂。与现有阻燃剂相比,该阻燃剂反应步骤简单易实现,且结合了磷/硅,磷/氮体系的优点,具有高的阻燃效果;另外阻燃剂为白色粉末,对于聚合物材料色泽影响小,具有广阔的工业应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的具体技术方案进行具体的说明。
以下实施例中的份数,除特别说明外,是指重量份数和重量百分比。
以下所有药品和仪器均能够通过商业途径购买得到。
实施例1
1)在装有机械搅拌和恒压滴液漏斗的500ml三口烧瓶中,加入66.3g(0.3mol)3-氨基丙基三乙氧基硅烷和200ml四氢呋喃,30~40°C搅拌10分钟后,加入9g(0.3mol)多聚甲醛,保温反应1小时后升温至65-70°C,随后2小时内滴加亚磷酸二甲酯66.0g(0.6mol),保温反应12小时后停止反应。除去溶剂,将粗产物溶解于200ml氯仿中,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤三遍,去离子水洗涤三遍,无水硫酸镁干燥并除去氯仿,得到淡黄色透明液体,即为反应物A.
产物A结构表征:
FTIR(KBr,cm-1):2984-2905(νC-H),1269(νP=O),1196(νC-N),1103-1080(νSi-O),1046-965(νP-O).1H-NMR(400MHz,CDCl3-d,ppm):3.83(dd,6H),3.66(d,12H),2.84(d,4H),2.46(t,2H),1.4(m,2H),1.21(t,9H),0.58(t,2H).
2)将9.2g A,0.8g正硅酸四乙酯和50mL甲醇加入带回流冷凝管,恒压滴液漏斗,控温装置和机械搅拌的250mL三口烧瓶中,搅拌,温度为30°C,然后滴加1.2mL浓盐酸(37%),浓盐酸滴加完毕后,加热至温度100°C,然后滴加去离子水20mL,含磷氮硅烷A和正硅酸四乙酯发生水解缩合反应,反应时间为8小时,得到反应液。
3)将步骤2)得到的反应液加入到1000mL去离子水中沉淀,过滤,再用少量去离子水冲洗后,将过滤得到的固体产物放到60°C真空烘箱中干燥6小时,然后再将烘箱温度调到120°C再干燥6小时,最后得到含磷-氮-硅阻燃元素的有机无机杂化阻燃剂。质量为7.9g,产率为79%。
实施例2
1)在装有机械搅拌和恒压滴液漏斗的500ml三口烧瓶中,加入70.6g(0.3mol)N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和200ml四氢呋喃,30~40°C搅拌10分钟后,加入9g(0.3mol)多聚甲醛,保温反应1小时后升温至65-70°C,随后2小时内滴加亚磷酸二甲酯33.0g(0.3mol),保温反应12小时后停止反应。除去溶剂,将粗产物溶解于200ml氯仿中,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤三遍,去离子水洗涤三遍,无水硫酸镁干燥并除去氯仿,得到淡黄色透明液体,即为反应物A。
产物A结构表征:
FTIR(KBr,cm-1):2984-2905(νC-H),1269(νP=O),1196(νC-N),1103-1080(νSi-O),1046-965(νP-O).1H-NMR(400MHz,CDCl3-d,ppm):3.83(dd,6H),3.66(d,6H),2.84(d,2H),2.46(t,2H),2.26(s,3H),1.4(m,2H),1.21(t,9H),0.58(t,2H).
2)将9.1g A,0.9g正硅酸四乙酯和50mL甲醇加入带回流冷凝管,恒压滴液漏斗,控温装置和机械搅拌的250mL三口烧瓶中,搅拌,温度为30°C,然后滴加1.2mL浓盐酸(37%),浓盐酸滴加完毕后,加热至温度100°C,然后滴加去离子水20mL,含磷氮硅烷A和正硅酸四乙酯发生水解缩合反应,反应时间为8小时,得到反应液。
3)将步骤2)得到的反应液加入到1000mL去离子水中沉淀,过滤,再用少量去离子水冲洗后,将过滤得到的固体产物放到60°C真空烘箱中干燥6小时,然后再将烘箱温度调到120°C再干燥6小时,最后得到含磷-氮-硅阻燃元素的有机无机杂化阻燃剂。质量为8.1g,产率为81%。
实施例3
1)在装有机械搅拌和恒压滴液漏斗的500ml三口烧瓶中,加入76.6g(0.3mol)N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和200ml四氢呋喃,30~40°C搅拌10分钟后,加入9g(0.3mol)多聚甲醛,保温反应1小时后升温至65-70°C,随后2小时内滴加亚磷酸二甲酯33.0g(0.3mol),保温反应12小时后停止反应。除去溶剂,将粗产物溶解于200ml氯仿中,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤三遍,去离子水洗涤三遍,无水硫酸镁干燥并除去氯仿,得到淡黄色透明液体,即为反应物A.
产物A结构表征:
FTIR(KBr,cm-1):2984-2905(νC-H),1600-1490(δaromatic C=C),1269(νP=O),1196(νC-N),1103-1080(νSi-O),1046-965(νP-O).1H-NMR(400MHz,CDCl3-d,ppm):6.7-7.3(m,5H),3.83(m,8H),3.66(d,6H),1.6(m,2H),1.21(t,9H),0.58(t,2H).
2)将9.2A,0.8g正硅酸四乙酯和50mL甲醇加入带回流冷凝管,恒压滴液漏斗,控温装置和机械搅拌的250mL三口烧瓶中,搅拌,温度为30°C,然后滴加1.2mL浓盐酸(37%),浓盐酸滴加完毕后,加热至温度100°C,然后滴加去离子水20mL,含磷氮硅烷A和正硅酸四乙酯发生水解缩合反应,反应时间为8小时,得到反应液。
3)将步骤2)得到的反应液加入到1000mL去离子水中沉淀,过滤,再用少量去离子水冲洗后,将过滤得到的固体产物放到60°C真空烘箱中干燥6小时,然后再将烘箱温度调到120°C再干燥6小时,最后得到含磷-氮-硅阻燃元素的有机无机杂化阻燃剂。质量为7.6g,产率为76%。
实施例4
1)在装有机械搅拌和恒压滴液漏斗的500ml三口烧瓶中,加入78.3g(0.3mol)环己胺基丙基三甲氧基硅烷和200ml四氢呋喃,30~40°C搅拌10分钟后,加入9g(0.3mol)多聚甲醛,保温反应1小时后升温至65-70°C,随后2小时内滴加亚磷酸二甲酯33.0g(0.3mol),保温反应12小时后停止反应。除去溶剂,将粗产物溶解于200ml氯仿中,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤三遍,去离子水洗涤三遍,无水硫酸镁干燥并除去氯仿,得到淡黄色透明液体,即为反应物A.
产物A结构表征:
FTIR(KBr,cm-1):2950-2850(νC-H),1269(νP=O),1196(νC-N),1103-1080(νSi-O),1046-965(νP-O).1H-NMR(400MHz,CDCl3-d,ppm):3.83(dd,6H),3.66(d,16H),2.84(d,2H),2.57(m,H),1.6-1.47(m,6H),1.4(dd,2H),1.21(t,9H),1.11(m,4H),0.58(t,2H).
2)将9.2g A,0.8g正硅酸四乙酯和50mL甲醇加入带回流冷凝管,恒压滴液漏斗,控温装置和机械搅拌的250mL三口烧瓶中,搅拌,温度为30°C,然后滴加1.2mL浓盐酸(37%),浓盐酸滴加完毕后,加热至温度100°C,然后滴加去离子水20mL,含磷氮硅烷A和正硅酸四乙酯发生水解缩合反应,反应时间为8小时,得到反应液。
3)将步骤2)得到的反应液加入到1000mL去离子水中沉淀,过滤,再用少量去离子水冲洗后,将过滤得到的固体产物放到60°C真空烘箱中干燥6小时,然后再将烘箱温度调到120°C再干燥6小时,最后得到含磷-氮-硅阻燃元素的有机无机杂化阻燃剂。质量为7.7g,产率为77%。
实施例5
1)在装有机械搅拌和恒压滴液漏斗的500ml三口烧瓶中,加入70.6g(0.3mol)N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和200ml四氢呋喃,30~40°C搅拌10分钟后,加入24.3g甲醛溶液(37wt%),保温反应1小时后升温至65-70°C,随后2小时内滴加亚磷酸二甲酯33.0g(0.3mol),保温反应12小时后停止反应。除去溶剂,将粗产物溶解于200ml氯仿中,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤三遍,去离子水洗涤三遍,无水硫酸镁干燥并除去氯仿,得到淡黄色透明液体,即为反应物A.
产物A结构表征:
FTIR(KBr,cm-1):2984-2905(νC-H),1269(νP=O),1196(νC-N),1103-1080(νSi-O),1046-965(νP-O).1H-NMR(400MHz,CDCl3-d,ppm):3.83(dd,6H),3.66(d,6H),2.84(d,2H),2.46(t,2H),2.26(s,3H),1.4(m,2H),1.21(t,9H),0.58(t,2H).
2)将9.1g A,3.6g正硅酸四乙酯和50mL甲醇加入带回流冷凝管,恒压滴液漏斗,控温装置和机械搅拌的250mL三口烧瓶中,搅拌,温度为30°C,然后滴加1.2mL浓盐酸(37%),浓盐酸滴加完毕后,加热至温度100°C,然后滴加去离子水20mL,含磷氮硅烷A和正硅酸四乙酯发生水解缩合反应,反应时间为8小时,得到反应液。
3)将步骤2)得到的反应液加入到1000mL去离子水中沉淀,过滤,再用少量去离子水冲洗后,将过滤得到的固体产物放到60°C真空烘箱中干燥6小时,然后再将烘箱温度调到120°C再干燥6小时,最后得到含磷-氮-硅阻燃元素的有机无机杂化阻燃剂。质量为7.9g,产率为79%。
实施例6
1)在装有机械搅拌和恒压滴液漏斗的500ml三口烧瓶中,加入70.6g(0.3mol)N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和200ml四氢呋喃,30~40°C搅拌10分钟后,加入9g(0.3mol)多聚甲醛,保温反应1小时后升温至65-70°C,随后2小时内滴加亚磷酸二甲酯33.0g(0.3mol),保温反应12小时后停止反应。除去溶剂,将粗产物溶解于200ml氯仿中,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤三遍,去离子水洗涤三遍,无水硫酸镁干燥并除去氯仿,得到淡黄色透明液体,即为反应物A.
产物A结构表征:
FTIR(KBr,cm-1):2984-2905(νC-H),1269(νP=O),1196(νC-N),1103-1080(νSi-O),1046-965(νP-O).1H-NMR(400MHz,CDCl3-d,ppm):3.83(dd,6H),3.66(d,6H),2.84(d,2H),2.46(t,2H),2.26(s,3H),1.4(m,2H),1.21(t,9H),0.58(t,2H).
2)将9.1g A,0.9g正硅酸四乙酯和50mL乙醇加入带回流冷凝管,恒压滴液漏斗,控温装置和机械搅拌的250mL三口烧瓶中,搅拌,温度为30°C,然后滴加1.2mL浓盐酸(37%),浓盐酸滴加完毕后,加热至温度100°C,然后滴加去离子水20mL,含磷氮硅烷A和正硅酸四乙酯发生水解缩合反应,反应时间为8小时,得到反应液。
3)将步骤2)得到的反应液加入到1000mL去离子水中沉淀,过滤,再用少量去离子水冲洗后,将过滤得到的固体产物放到60°C真空烘箱中干燥6小时,然后再将烘箱温度调到120°C再干燥6小时,最后得到含磷-氮-硅阻燃元素的有机无机杂化阻燃剂。质量为8.0g,产率为80%。
实施例7
1)在装有机械搅拌和恒压滴液漏斗的500ml三口烧瓶中,加入70.6g(0.3mol)N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和200ml四氢呋喃,30~40°C搅拌10分钟后,加入9g(0.3mol)多聚甲醛,保温反应1小时后升温至65-70°C,随后2小时内滴加亚磷酸二乙酯41.4g(0.3mol),保温反应12小时后停止反应。除去溶剂,将粗产物溶解于200ml氯仿中,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液洗涤三遍,去离子水洗涤三遍,无水硫酸镁干燥并除去氯仿,得到淡黄色透明液体,即为反应物A.
产物A结构表征:
FTIR(KBr,cm-1):2984-2905(νC-H),1269(νP=O),1196(νC-N),1103-1080(νSi-O),1046-965(νP-O).1H-NMR(400MHz,CDCl3-d,ppm):4.19(m,4H),3.83(dd,6H),2.84(d,2H),2.46(t,2H),2.26(s,3H),1.4(m,2H),1.29(t,6H),1.21(t,9H),0.58(t,2H).
2)将8.8g A,1.2g正硅酸四乙酯和50mL甲醇加入带回流冷凝管,恒压滴液漏斗,控温装置和机械搅拌的250mL三口烧瓶中,搅拌,温度为30°C,然后滴加1.2mL浓盐酸(37%),浓盐酸滴加完毕后,加热至温度100°C,然后滴加去离子水20mL,含磷氮硅烷A和正硅酸四乙酯发生水解缩合反应,反应时间为8小时,得到反应液。
3)将步骤2)得到的反应液加入到1000mL去离子水中沉淀,过滤,再用少量去离子水冲洗后,将过滤得到的固体产物放到60°C真空烘箱中干燥6小时,然后再将烘箱温度调到120°C再干燥6小时,最后得到含磷-氮-硅阻燃元素的有机无机杂化阻燃剂。质量为7.6g,产率为76%。
实施例8
为了考察本发明的含磷氮硅有机无机杂化阻燃剂在聚合物材料中的阻燃作用,本实施例选用一种常用易燃的聚合物材料——聚丙烯(PP)作为基体,将实施例1和实施例7制得的阻燃剂按照以下配方(见表1)加入到PP中,混合均匀后加入双螺杆挤出机中在机组温度180-200°C,模头温度185°C,螺杆转速230rpm,挤出造粒,经干燥,冷却,得到阻燃PP。通过热压成型以及机械切割得到标准试样,对这些标准试样进行阻燃性能(UL94参考标准:ASTMD3801-10;LOI参考标准:ASTM D2863-06A),其测试结果见表1。
表1标准试样的成分配方和测试结果
从以上实施例可以看出,本发明制备的含磷-氮-硅的有机无机杂化阻燃剂制备条件温和,简单易行,同时能够显著提高聚合物材料的阻燃性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,需要指出的是,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,而且,在阅读了本发明的内容之后,本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改,这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种含磷氮硅烷A,其结构式如下:
其中,R1为H原子、甲基、丙基或者苯基;R2为-(CH2)3-;R3、R4为甲基或乙基。
2.一种制备权利要求1所述含磷氮硅烷A的制备方法,其按照Kabachnik-Fields反应原理制备,具体合成反应式如下:
其中,R1为H原子、甲基、丙基或者苯基;R2为-(CH2)3-;R3、R4为甲基或乙基;
具体制备步骤如下:首先按照1:1~2比例将如反应式中所示结构的硅氧烷和醛类化合物溶解在溶剂中,将温度升至30~40℃,反应1~6小时;然后,再将与醛类化合物等摩尔的亚磷酸二甲酯或亚磷酸二乙酯缓慢滴加进反应体系中,反应温度升至65~70℃,保温反应8~20小时;待反应完成后,通过旋蒸、洗涤对产物进行提纯,最终得到端基为硅氧烷且包含磷氮元素的含磷氮硅烷A;所述醛类化合物为甲醛或多聚甲醛。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述硅氧烷选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷;所述醛类化合物选自甲醛或多聚甲醛;所述溶剂选自四氢呋喃、二氯甲烷、乙醚、氯仿、甲醇或乙醇;所述溶剂用量与含亚氨基的硅氧烷比例为3~5mL:1g。
4.一种含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂,其特征在于,该阻燃剂是利用权利要求1所述含磷氮硅烷A制备,其结构式如下:
其中,R1为H原子、甲基、丙基或者苯基;R2为-(CH2)3-;R3、R4为甲基或乙基。
5.一种制备权利要求4所述含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂的方法,其是利用权利要求1所述含磷氮硅烷A与正硅酸四乙酯在催化剂的作用下进行溶胶凝胶反应,最终得到,该溶胶凝胶反应式如下:
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述含氮磷硅的亚磷酸酯类无卤阻燃剂的方法,其具体制备步骤如下:
(1)首先按照反应摩尔比将含磷氮硅烷A与正硅酸四乙酯B加入到事先装有溶剂的反应器中,反应温度初定为-10~60℃;然后滴加催化剂,催化剂滴加完毕后,将反应温度控制在10~140℃,然后滴加去离子水,反应物A与正硅酸四乙酯B发生水解缩合反应,反应时间为2~48小时,得到反应液;
(2)将步骤(1)得到的反应液加入到沉淀剂中,过滤,将得到的过滤固相产物烘干,烘干温度为50~140℃,最后得到含磷-氮-硅的有机无机杂化阻燃剂。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述含磷氮硅烷A与正硅酸四乙酯B摩尔比为4~1:1;所述催化剂为酸催化剂或碱催化剂;所述A和B总质量与所述催化剂体积间比值为1g:0.01~4mL。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述溶剂为C1~C3的醇、乙腈、丙酮、苯、二氯甲烷、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、吡啶中的一种或几种;所述溶剂体积与所述A和B总质量间的比例为10~60mL:1g;所述去离子水与A和B总质量间的质量比为0.1~4:1。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述沉淀剂为去离子水、正己烷、环己烷中的一种或几种;所述反应液与沉淀剂的体积比为1:10~20。
10.一种聚合物材料,其特征在于,该聚合物材料含有权利要求4所述的阻燃剂。
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