CN104341612A

CN104341612A - 一种磷氮阻燃剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104341612A
Application number: CN201410556209.6A
Authority: CN
Inventors: 张群安; 杜朝军; 刘建连
Original assignee: Nanyang Institute of Technology
Current assignee: Nanyang Institute of Technology
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: CN104341612B

Abstract

本发明公开了一种磷氮阻燃剂及其制备方法。其结构式为：

Description

一种磷氮阻燃剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域具体涉及一种磷氮阻燃剂及其制备方法。该阻燃剂可应用于涂料、胶黏剂、塑料、橡胶等需要阻燃领域。

背景技术

目前，高分子材料在人们的生活中使用越来越广泛，几乎涉及到生活的方方面面。然而因高分子材料易燃所导致的火灾频繁发生，给人民的生命、财产安全带来极大的威胁。如何降低高分子材料的燃烧性能已成为人们日益关注的技术和社会问题，这为阻燃剂的研究和发展提供了广阔的市场。传统的卤系阻燃剂尤其是溴系阻燃剂由于在燃烧过程中存在的环境安全隐患问题导致其应用不断受到限制。随着一系列法律法规的实施，寻找其合适的替代品成为了重要的研究课题，有机磷氮阻燃剂因为具有高效、环保等优点而受到研究工作者和工业界的青睐。用有机磷氮阻燃剂处理的高分子在燃烧时，在高分子的表面能形成一层均匀而致密的泡沫状炭层，该炭层具有隔热、隔断氧气、防熔滴的作用，能有效阻止有毒气体和腐蚀性气体的扩散。因此磷氮阻燃剂被认为是最有潜力的无卤阻燃剂。

发明内容

本发明的目的是针对卤系阻燃剂的环境安全问题，提供一种磷氮阻燃剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现：

一种磷氮阻燃剂，其分子结构为：

上述磷氮阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇加入盛有溶剂的三口烧瓶中，并加入缚酸剂后，以200～300 转/分钟搅拌速度分散均匀；2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇与缚酸剂的摩尔比为1：3～4；

（2）把溶解在溶剂中的三氯硫磷滴加到所述三口烧瓶中，滴加时间为1～2个小时，搅拌速度为200～500 转/分钟，滴加完毕后，将温度控制在0℃～50℃，恒温反应5～8h ；三氯硫磷与2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇摩尔比为1～2 ：1；

（3）将步骤（2）反应物蒸馏，低沸点溶剂回收循环利用，而高沸点残余物，经去离子水洗涤并过滤得到的固体在30℃～50℃真空干燥4～6h，得磷氮阻燃剂。

按上述方案，每摩尔2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇需要溶剂为2000mL～3000mL。

按上述方案，所述的2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇与缚酸剂的摩尔比为1：3～4；恒温时间为5～8h。

按上述方案，所述的溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、1,4-二氧六环、乙腈、丙酮或氯仿中的一种。

按上述方案，所述的缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钠或者碳酸钠中的一种。

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；本发明工艺生产条件简单、产率较高、后处理过程简便。

具体实施方式

实施例1 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗、磁子及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），三乙胺（35.42g，0.35mol）和200ml 氯仿，开启磁力搅拌，将三氯硫磷（17.79g，0.105mol）溶解于50ml 氯仿中，加入到恒压漏斗中，在0～5℃下，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应6个小时，反应结束后，将反应物蒸馏，低沸点溶剂回收循环利用，而高沸点残余物，经去离子水洗涤并过滤得到的固体在40℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体18.32 克，收率 93 %。

实施例2 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗、磁子及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），吡啶（27.69g，0.35mol）和200ml 二氯甲烷，开启磁力搅拌，将三氯硫磷（17.79g，0.105mol）溶解于50ml 二氯甲烷中，加入到恒压漏斗中，在0～5℃下，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应6个小时，反应结束后，将反应物蒸馏，低沸点溶剂回收循环利用，而高沸点残余物，经去离子水洗涤并过滤得到的固体在40℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体18.81克，收率95%。

实施例3 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗、磁子及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），碳酸钠（18.58g，0.175mol）和200ml 乙腈，开启磁力搅拌，将三氯硫磷（17.79g，0.105mol）溶解于50ml乙腈中，加入到恒压漏斗中，在0～5℃下，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应6个小时，反应结束后，将反应物蒸馏，低沸点溶剂回收循环利用，而高沸点残余物，经去离子水洗涤并过滤得到的固体在40℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体17.71克，收率 90 %。

实施例4 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗、磁子及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），三乙胺（35.42g，0.35mol）和200ml 1,4-二氧六环，开启磁力搅拌，将三氯硫磷（17.79g，0.105mol）溶解于50ml 1,4-二氧六环中，加入到恒压漏斗中，在0～5℃下，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应6个小时，反应结束后，将反应物蒸馏，低沸点溶剂回收循环利用，而高沸点残余物，经去离子水洗涤并过滤得到的固体在40℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体 16.76 克，收率85 %。

实施例5 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗、磁子及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），氢氧化钠（14.13g，0.35mol）和200ml 四氢呋喃，开启磁力搅拌，将三氯硫磷（17.79g，0.105mol）溶解于50ml四氢呋喃中，加入到恒压漏斗中，在0～5℃下，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应6个小时，反应结束后，将反应物蒸馏，低沸点溶剂回收循环利用，而高沸点残余物，经去离子水洗涤并过滤得到的固体在40℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体 16.87克，收率87%。

实施例6 ：

向装有温度计、100ml 恒压滴液漏斗、磁子及尾气吸收装置的500ml 三口烧瓶中加入2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇（16.51g，0.1mol），三乙胺（35.42g，0.35mol）和200ml 乙醚，开启磁力搅拌，将三氯硫磷（17.79g，0.105mol）溶解于50ml乙醚中，加入到恒压漏斗中，在0～5℃下，缓慢滴加到三口烧瓶中。滴加完毕后，继续反应6个小时，反应结束后，将反应物蒸馏，低沸点溶剂回收循环利用，而高沸点残余物，经去离子水洗涤并过滤得到的固体在40℃真空干燥6h，得白色粉末状磷氮阻燃剂固体 15.32克，收率81%。

Claims

1.一种磷氮阻燃剂，其特征在于该阻燃剂分子结构式：

。

2.一种如权利要求1所述磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤：

（2）把溶解在溶剂中的三氯硫磷滴加到所述三口烧瓶中，滴加时间为1个小时，搅拌速度为200～500 转/分钟，滴加完毕后，将温度控制在0℃～50℃，恒温反应5～8h ；三氯硫磷与2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇摩尔比为1～2 ：1；

（3）将步骤（2）反应物蒸发溶剂，残余物经去离子水洗涤并过滤得到的固体在40℃～50℃真空干燥5～6h，得磷氮阻燃剂。

3.根据权利要求2所述磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、1,4-二氧六环、乙腈、丙酮或氯仿中的一种；按每摩尔2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇计，所述的溶剂使用量为2000mL～3000mL。

4.根据权利要求2所述磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钠或者碳酸钠中的一种；所述2,2-二羟甲基-3-硝基-1-丙醇与缚酸剂的摩尔比为1：3～4；反应时间5～8h。