CN103467520A - 一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法 - Google Patents

一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法 Download PDF

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曹国兰
王建军
翟涛
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Abstract

本发明涉及一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法，包括如下步骤：（1）制备中间体乙基双环亚磷酸酯；（2）制备环状磷酸酯：将原料甲基磷酸二甲酯和Cat2加入到中间体产物乙基双环亚磷酸酯中，对反应体系进行氮气置换，反应过程通人氮气严格隔绝空气，在一定温度下反应一定时问后，减压抽去未反应的原料，得到无色透明粘稠液体，即为产物涤纶耐久阻燃剂环状磷酸酯。由此制得的涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯不含卤素，不含甲醛，热稳定性好，挥发低，处理后对织物的性能几乎没有影响。

Description

一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法
技术领域
本申请涉及一种涤纶织物浸轧用阻燃剂的合成方法，尤其涉及一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法。
背景技术
目前，用于涤纶织物的浸轧型阻燃剂大多是一些简单无机盐的复配物，这类阻燃剂不耐水洗，并且还有盐析、泛白霜等缺点。随着涤纶织物使用范围的扩大，阻燃的要求越来越高，不但要求阻燃效果好，还要有一定的耐水洗性能。
发明内容
基于上述原因，本申请提出了一种合成的涤纶耐久阻燃剂，其是一种环状磷酸酯齐聚物，与传统阻燃剂相比，该阻燃剂不含卤素，不含甲醛，热稳定性好，挥发低，处理后对织物的性能几乎没有影响，国内已有一些关于该产品应用方面的研究报道，且也实现了应用方面的工业化。然而该产品详细的制备过程几乎未见文献报道，其中问体制备在国外早期的专利文献中仅有过简要地介绍提及，本发明对其详细制备过程进行了披露，其是由以下技术方案实现的：
一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法，包括如下步骤：
（1）制备中间体
将三羟甲基丙烷、亚磷酸三乙酯和Catl按计量及一定顺序投入带有搅拌、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶中，升温至一定温度后，进行反应回流，反应一定时间后将反应装置改为蒸馏装置，启动真空泵，减压蒸馏除去副产物乙醇及未反应的原料，冷却后得到白色坚硬的固体，即为中间体产物乙基双环亚磷酸酯；
（2）制备环状磷酸酯
将原料甲基磷酸二甲酯和Cat2加入到中间体产物乙基双环亚磷酸酯中，对反应体系进行氮气置换，反应过程通人氮气严格隔绝空气，在一定温度下反应一定时问后，减压抽去未反应的原料，得到无色透明粘稠液体，即为产物涤纶耐久阻燃剂环状磷酸酯。
由此制得的涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯不含卤素，不含甲醛，热稳定性好，挥发低，处理后对织物的性能几乎没有影响。
具体实施方式
实施例1
主要原料及试剂
三羟甲基丙烷：分析纯，天津市化学试剂研究所产；亚磷酸三乙酯：分析纯，国药集团化学试剂有限公司产；甲基磷酸二甲酯：分析纯，国药集团化学试剂有限公司产；无水乙醇：分析纯，天津市化学试剂研究所产；催化剂1(Cat1)：复合有机酸，自制；催化剂2(Cat2)：复合有机碱，自制。涤纶条子布：绍兴卓成纺织品有限公司产；质量分数30％氢氧化钠溶液：工业级，市售。
主要仪器
Avatar360红外光谱仪：Nicolet公司制；GC6890气相色谱仪，LC1100液相色谱仪，气相色谱／质谱联用仪(GC／MS)：Agilent Technologies公司制；LAF.10型织物垂直燃烧性能测定仪：苏州健豪检测仪器有限公司制。
阻燃剂合成实验
制备中间体
将三羟甲基丙烷、亚磷酸三乙酯和Catl按计量及一定顺序投入带有搅拌、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶中，升温至一定温度后，进行反应回流，反应一定时间后将反应装置改为蒸馏装置，启动真空泵，减压蒸馏除去副产物乙醇及未反应的原料，冷却后得到白色坚硬的固体，即为中间产物乙基双环亚磷酸酯，产率达到了95.0％，高于文献值78.0％和90.0%。
制备环状磷酸酯
将原料甲基磷酸二甲酯和Cat2加入到中间体中，对反应体系进行氮气置换，反应过程通人氮气严格隔绝空气，在～定温度下反应一定时问后，减压抽去未反应的原料，得到无色透明粘稠液体，即为产物涤纶耐久阻燃剂环状磷酸酯。
阻燃整理工艺
工艺流程：浸轧(二浸二轧，轧余率80％)一烘干(100℃，2min)一焙烘一水洗。工艺配方：涤纶耐久阻燃剂：80—180g／L，30％氢氧化钠溶液：调节工作液pH值5.0～6.0，焙烘时间1min，焙烘温度190℃。
测试与表征
气相色谱(GC)分析：利用GC6890气相色谱仪对合成的中问体乙基双环亚磷酸酯进行气相色谱的定量分析。
液相色谱(LC)分析：利用LC1100液相色谱仪对产物环状磷酸酯进行分析。
红外光谱分析：利用Avatar360红外光谱仪对产物环状磷酸酯进行测试，扫描范围500～4000cm-1，试样采用KBr压片法。
气相色谱／质谱(GC／MS)测试：用无水乙醇作溶剂溶解试样，载气为He；分流比为50：1，进样口温度为280℃；程序升温100℃保持3min，以15℃／min的速度升温至25℃，保持10min。EI离子源，电子能量70eV；离子源温度为150℃；接口温度为250℃；倍增电压为1047V；扫描质荷比(m／z)30～500；扫描速度为2.82次／s。
结果与分析
合成路线的选择实验发现中间体的制备工艺对最终产物的质量起决定性作用。中间体的制备主要有两种途径，一种是酯交换方法，即用三羟甲基丙烷与亚磷酸三烷基酯进行酯交换反应，另一种是直接磷酸酯化，即三羟甲基丙烷与三氯化磷反应。由于后一种方法中的三氯化磷容易发生燃烧和爆炸，反应过程不易控制，而且反应过程中有HC1气体生成，会对环境造成一定的破坏性。酯交换反应比较容易控制，相对来说更加环保安全，因此，实验中采用酯交换法合成中间体乙基双环亚磷酸酯。
中间体制备工艺的优化
影响中间体产率的因素大致有4个，分别为亚磷酸三乙酯和三羟甲基丙烷的投料摩尔比(A)、反应温度(B)、Catl用量(C)、反应时间(D)，为了考察这4个因素对反应的影响程度，设计了正交实验方案L9(3的4次方)，温度是影响反应产率最重要的因素，其次是投料比和反应时间，而Cat1的用量对该反应则影响不大。

Claims (1)

1.一种涤纶织物浸轧用阻燃剂环状磷酸酯的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备中间体
将三羟甲基丙烷、亚磷酸三乙酯和Catl按计量及一定顺序投入带有搅拌、回流冷凝器及温度计的四口烧瓶中，升温至一定温度后，进行反应回流，反应一定时间后将反应装置改为蒸馏装置，启动真空泵，减压蒸馏除去副产物乙醇及未反应的原料，冷却后得到白色坚硬的固体，即为中间体产物乙基双环亚磷酸酯；
（2）制备环状磷酸酯
将原料甲基磷酸二甲酯和Cat2加入到中间体产物乙基双环亚磷酸酯中，对反应体系进行氮气置换，反应过程通人氮气严格隔绝空气，在一定温度下反应一定时问后，减压抽去未反应的原料，得到无色透明粘稠液体，即为产物涤纶耐久阻燃剂环状磷酸酯。
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