CN103539963B - 含p-c键磷系阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

含p-c键磷系阻燃剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及含P-C键磷系阻燃剂及其制备方法，其结构式为式I所示，包括以下步骤：按N，N-二亚苄基乙二胺：次磷酸=1.0:2.5～3.5，准备N，N-二亚苄基乙二胺与次磷酸；以无水DMF为溶剂，先加入N，N-二亚苄基乙二胺，在加热条件下，再加入次磷酸，保温反应，冷却，抽滤，用去离子水洗涤3-4次，抽滤，干燥得白色固体，即得N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂。本发明所述的阻燃剂不含卤素、阻燃效果好、应用范围广、符合环保要求；本发明所述的阻燃剂含有P-C键，相对社会现有阻燃剂中的P-N键或者P-O-C键来说，热稳定性更强、耐水解力更强。

Description

含P-C键磷系阻燃剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种含P-C键磷系阻燃剂，具体涉及一种N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂及其制备方法。
背景技术
在现有的阻燃剂中，传统的卤系阻燃剂具有阻燃效率高等特点，被大多企业所应用，但是它在燃烧中会产生大量的有毒物质，例如：现在市场上应用最多的是十溴二苯醚，具有很高的阻燃效果，但是它在燃烧过程中会产生二噁英，对环境造成了极大的伤害。因此正逐渐被无卤阻燃剂所代替，在这其中有机磷阻燃剂发展迅猛，尤其是无卤型磷氮型阻燃剂更是得到了绿色环保的认可，他们所具备的特点是高阻燃、低毒、低烟、无腐蚀性气体产生，但是现在大多数膨胀型阻燃剂都是P-N键、或者P-O-C键，这就造成了这些阻燃剂不稳定、且不耐水解等缺点，不能达到最佳阻燃效果。
发明内容
本发明目的在于提供一种含P-C键新型阻燃剂及其制备方法，其性能稳定，耐水解能力强，高阻燃。
本发明解决上述上述问题的解决方案是：含P-C键磷系阻燃剂，其结构式为：
含P-C键磷系阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按N，N-二亚苄基乙二胺：次磷酸=1.0:2.5～3.5，准备N，N-二亚苄基乙二胺与次磷酸；以无水DMF为溶剂，先加入N，N-二亚苄基乙二胺，在加热条件下，再加入次磷酸，保温反应，冷却，抽滤，用去离子水洗涤3-4次，抽滤，干燥得白色固体，即得N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂。
按上述方案，所述的阻燃剂的N，N-二亚苄基乙二胺与次磷酸按摩尔配比计为N，N-二亚苄基乙二胺：次磷酸=1.0：3.0。
按上述方案，所述的加热反应温度为70～80℃，反应时间为3-4h。
本发明的反应的基本原理：
本发明与现有阻燃剂技术有以下优点：本发明所述的阻燃剂不含卤素、阻燃效果好、应用范围广、符合环保要求；本发明所述的阻燃剂含有P-C键，相对社会现有阻燃剂中的P-N键或者P-O-C键来说，热稳定性更强、耐水解力更强；本发明所述的阻燃剂通过磷、氮元素的协同作用，提高对高分子材料的阻燃效果，减少阻燃剂的用量，降低阻燃材料的成本；本发明的阻燃剂的热解温度在300℃以上，可以在大多数工程塑料中应用，尤其是在聚丙烯（PP）中的应用，通过复配，该阻燃剂的热解温度与被阻燃材料的降解温度具有最佳匹配。
附图说明
图1为实施例1所得产物的质谱图；
图2为实施例1所得产物的红外光谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明，而不是限制本发明的范围。
实施例1：
在带有搅拌装置、温度计和回流冷凝装置的250ml三口烧瓶中，先加入12g的N，N-二亚苄基乙二胺与100ml无水DMF溶剂，缓慢升到80℃，再滴加19.8g次磷酸（50%）溶液，保温反应4h，冷却，抽滤，用去离子水洗涤3-4次，抽滤，干燥得白色固体16.80g，为N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂。整个过程的产率91.3%。
图1为实施例1所得产物的质谱图，如图所示，可以看出367.23m/z是阻燃剂分子的分子离子峰，是基峰。可以证明目标产物是N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂。
图2为实施例1所得产物的红外光谱图，如图所示，可以看出3426.41cm-1为N-H的伸缩振动，3047.37～2946.71cm-1为（CH2-，CH3-）的伸缩振动，的2723.12为-P-C的伸缩振动，2316.12cm-1为P-H的伸缩振动，1623.79～1456.02cm-1为苯环的骨架振动，1200.81cm-1为-P=O的伸缩振动，1164.51cm-1为-N-C的伸缩振动，1058.17cm-1为-P-O的伸缩振动，669.17～768.58cm-1为苯环单取代-C-H的伸缩振动。由以上的红外光谱图分析可以证明目标产物是N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂。
实施例2：
在带有搅拌装置、温度计和回流冷凝装置的500ml三口烧瓶中，先加入23.8g的N，N-二亚苄基乙二胺与180ml无水DMF溶剂，缓慢升到70℃，再滴加40g次磷酸（50%）溶液，保温反应3.5h，冷却，抽滤，用去离子水洗涤3-4次，抽滤，干燥得白色固体33.1g，为N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂。整个过程的产率90.2%。
实施例3：
在带有搅拌装置、温度计和回流冷凝装置的1000ml三口烧瓶中，先加入47.6g的N，N-二亚苄基乙二胺与350ml无水DMF溶剂，缓慢升到75℃，再滴加79.2g次磷酸（50%）溶液，保温反应5h，冷却，抽滤，用去离子水洗涤3-4次，抽滤，干燥得白色固体66.5g，为N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂。整个过程的产率89.5%。
将上述实施例1所制得的N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂加入聚丙烯（PP）中进行极限氧指数和垂直燃烧等级的性能测试，具体实验结果如下表：
添加量/% 5 10 15 20 25
氧指数/% 19.82 23.10 27.12 29.00 30.45
燃烧等级/V —— V-1 V-1 V-0 V-0
测试结果表明，N，N-二（亚苄基膦酸基）乙二胺阻燃剂的极限氧指数和垂直燃烧两个重要阻燃性能指标方面均已达到国家标准，实验证明该阻燃剂在塑料、纤维方面具有良好的阻燃效果，是一种很有发展前景的新型膨胀型阻燃剂。

Claims (3)

1.含P-C键磷系阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按N，N-二亚苄基乙二胺：次磷酸＝1.0:2.5～3.5，准备N，N-二亚苄基乙二胺与次磷酸；以无水DMF为溶剂，先加入N，N-二亚苄基乙二胺，在加热条件下，再加入次磷酸，保温反应，冷却，抽滤，用去离子水洗涤3-4次，抽滤，干燥得白色固体，即得N，N-二(亚苄基膦酸基)乙二胺阻燃剂，其结构式为：
2.按权利要求1所述的含P-C键磷系阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的阻燃剂的N，N-二亚苄基乙二胺与次磷酸按摩尔配比计为N，N-二亚苄基乙二胺：次磷酸＝1.0：3.0。
3.按权利要求1或2所述的含P-C键磷系阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的加热反应温度为70～80℃，反应时间为3-4h。
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