CN104403106A - 一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂及其制备方法，涉及一种化学合成剂及其制备方法，制备原料包括：季戊四醇、三氯氧磷和间苯二甲胺，制备该阻燃剂的方法分为两个步骤进行，第一步，将季戊四醇(PER)和三氯氧磷(POCl3)在一定条件下反应生成含磷中间体季戊四醇双磷酸酯二膦酰氯(SPDPC)；第二步，将SPDPC与间苯二甲胺(MXDA)在惰性气体导入下搅拌反应一定时间，产物经过滤，洗涤，干燥等处理，所得白色粉末状即为磷氮膨胀型阻燃剂。该化合物具有较高的热稳定性、膨胀性和成炭率，可作为阻燃添加剂用于多种聚合物中，以提高聚合物的阻燃性能。本发明工艺生产条件简单、产品纯度及产率较高、后处理过程简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学合成剂及其制备方法，特别是涉及一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂及其制备方法。
背景技术
材料是现代科学和社会发展关系的支柱，高分子材料具有许多其他材料不可比拟的性能，在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域中已成为不可缺少的材料。然而，大多数高分子化合物属易燃、可燃材料，近几十年来世界上发生的火灾，相当的一大部分与高分子材料的燃烧有关。
因此，如何提高材料的阻燃性能已成为全世界十分关注的话题。随着合成材料在国民经济建设中发挥着日益巨大的作用，刺激和推动了阻燃剂技术快速发展。阻燃剂是高分子材料改性的重要助剂之一，其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。
卤系阻燃剂自上世纪60年代就被人们广泛应用，其受欢迎的原因是因为阻燃的高效性以及与材料的相容性好，其中溴系阻燃剂是最主要的产品。由于卤系阻燃剂应用历史较长，短时间内很难找到在性能、价格及环保安全方面将其完全替代的产品，因此卤系阻燃剂不会在短时间内退出市场，但是经过50年的应用，人们在全球很多地方的土壤、水体、大气、食物链甚至人类的母乳中发现溴系阻燃剂的痕迹，虽然其浓度未达到致命水平，但是已经引起环保组织和各国政府和人民的高度重视和警惕。目前已经有数类卤系阻燃剂或成分被欧盟《RoHS指令》及联合国环境署发布的《斯德哥尔摩公约》等法规限制或禁用，其他卤系阻燃剂也普遍被人们质疑，在这种背景下，全球各顶级塑料制品生产商都已经计划或拟定了不再使用被禁卤系阻燃剂的最后期限，并且开始积极研发各类新型环保型阻燃剂。
因此，科学进步与环保意识提高，要求人们不仅开发出性能更好的阻燃剂，还对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题提出更为严格的要求，阻燃剂的无卤化、低毒化、复合化、抑烟化已经成为21世纪阻燃剂整体发展趋势。国内外的阻燃剂开发和应用商一直在调整阻燃剂的产品结构，减少卤系阻燃剂的使用，并加大了对高效环保的无卤型阻燃剂的开发研究。但是，目前能够应用于市场的无卤阻燃剂的品种还很少，亟待开发适合于工业化的新产品。
目前，国内外研究较多的无卤阻燃剂主要有磷系、氮系、硼系、硅系无机氢氧化物和复合膨胀型阻燃剂，但是这些阻燃剂在使用中存在诸如相容性差、易渗出、热稳定性差、价格昂贵等问题，真正能够广泛应用的优异阻燃剂品种还很少，有待科研工作者的深入研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂及其制备方法，制备的阻燃剂含有磷氮两种阻燃元素，具有阻燃效率高和无卤、低烟、低毒等特点，符合当今人们保护生态环境的要求，这种阻燃剂在燃烧过程中大大减少了有毒气体和腐蚀性气体的产生。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂，所述的磷氮膨胀型阻燃剂制备原料包括：季戊四醇、三氯氧磷和间苯二甲胺，阻燃剂具有以下结构：
式中n为1~100的正整数。
一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，该阻燃剂的制备方法为两个步骤进行，第一步，将季戊四醇(PER)和三氯氧磷(POCl3)在溶剂中反应生成含磷中间SPDPC；第二步，将SPDPC与间苯二甲胺在惰性气体导入下搅拌反应，产物经过滤、洗涤、干燥处理，所得白色粉末状即为磷氮膨胀型阻燃剂；
上述过程用化学反应式表示为：
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第一步合成含磷中间体SPDPC中，PER和POCl3投料摩尔比为1：1到1：10；所用溶剂为氯苯、1，4-二氧六环、乙腈、氯仿中的任意一种或其任意比例的混合物。
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第一步合成含磷中间体SPDPC中，反应温度控制在60-140℃；反应时间为6-16h。
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第二步中，所用惰性气体为氮气、或氩气或氦气。
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第二步中，反应在采用丙酮、甲苯、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃和氯仿中的任意一种溶剂条件下进行。
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第二步中，反应温度为15-120℃。
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第二步中，反应时间为4-10h。
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第二步中，洗涤溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙腈、二氯甲烷和水中的任意一种或其任意比例的混合物。
所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，在第二步中，干燥温度为50-160℃。
本发明的优点与效果是：
无卤膨胀型阻燃剂是近年来国际阻燃领域广为关注的新型复合阻燃剂。它含有磷氮两种阻燃元素，具有阻燃效率高和无卤、低烟、低毒等特点，符合当今人们保护生态环境的要求，被认为是当今无卤阻燃材料的发展方向之一。膨胀型阻燃剂在聚合物燃烧时，通过酸源、炭源、气源的协同作用，在材料表面形成致密的多孔泡沫炭层，该炭层既可以阻止内层聚合物的进一步降解及可燃气体向表面的释放，又可以阻隔热量向聚合物的传递以及隔绝氧源，从而阻止火焰的蔓延和传播。与传统的卤系阻燃剂相比，这种阻燃剂在燃烧过程中大大减少了有毒气体和腐蚀性气体的产生。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详述。
实施例1：
第一步：向装有回流冷凝管、温度计N2导入管和磁子的250ml三口瓶中加入13.62g季戊四醇和23.8ml三氯氧磷，再加入80ml氯苯做溶剂，0.3gAlCl3作催化剂。通N2保护，升温至60℃开始反应，1 h时后升温至80℃反应3h，再升温至100℃后反应8h。反应结束后通N2保护冷却至室温，得到白色液体，将液体进行过滤、洗涤、干燥后，得到白色粉末状固体。
第二步：在装有磁力搅拌、滴液漏斗和温度计的250ml三口瓶中，加SPDPC8.91g和60ml乙腈，在滴液漏斗中加入4.9g间苯二甲胺用20ml乙腈稀释，等温度升至60℃开始滴加，2h滴加完毕后保持温度85℃反应至没有HCl气体放出，然后慢慢降温至室温，经过滤后，用50ml 二氯甲烷和200ml冷水洗涤，50℃下干燥即可得白色粉末状固体。
实施例2：
第一步：含磷中间体的合成方法同实施例1。
第二步：
第二步：在装有磁力搅拌、滴液漏斗和温度计的250ml三口瓶中，加SPDPC14.85g和90ml乙腈，在滴液漏斗中加入8.17g间苯二甲胺用25ml乙腈稀释，等温度升至60℃开始滴加，2h滴加完毕后保持温度85℃反应至没有HCl气体放出，然后慢慢降温至室温，经过滤后，用100ml 二氯甲烷和300ml冷水洗涤，50℃下干燥即可得白色粉末状固体。
实施例3
第一步：含磷中间体的合成方法同实施例1。
第二步：在装有磁力搅拌、滴液漏斗和温度计的250ml三口瓶中，加SPDPC20.78g和120ml乙腈，在滴液漏斗中加入14.3g间苯二甲胺用30ml乙腈稀释，等温度升至60℃开始滴加，2h滴加完毕后保持温度85℃反应至没有HCl气体放出，然后慢慢降温至室温，经过滤后，用150ml 二氯甲烷和400ml冷水洗涤，50℃下干燥即可得白色粉末状固体。
实施例4
第一步：含磷中间体的合成方法同实施例1
第二步：在装有磁力搅拌、滴液漏斗和温度计的500ml三口瓶中，加SPDPC59.4g和200ml乙腈，在滴液漏斗中加入40.86g间苯二甲胺用50ml乙腈稀释，等温度升至60℃开始滴加，2h滴加完毕后保持温度85℃反应至没有HCl气体放出，然后慢慢降温至室温，经过滤后，用200ml 二氯甲烷和600ml冷水洗涤，50℃下干燥即可得白色粉末状固体。
Claims (9)
1.一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂，其特征在于，所述的磷氮膨胀型阻燃剂制备原料包括：季戊四醇、三氯氧磷和间苯二甲胺，阻燃剂具有以下结构：
式中n为1~100的正整数。
2.一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，该阻燃剂的制备方法为两个步骤进行，第一步，将季戊四醇(PER)和三氯氧磷(POCl3)在溶剂中反应生成含磷中间SPDPC；第二步，将SPDPC与间苯二甲胺在惰性气体导入下搅拌反应，产物经过滤、洗涤、干燥处理，所得白色粉末状即为磷氮膨胀型阻燃剂；
上述过程用化学反应式表示为：
根据权利要求2所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第一步合成含磷中间体SPDPC中，PER和POCl3投料摩尔比为1：1到1：10；所用溶剂为氯苯、1，4-二氧六环、乙腈、氯仿中的任意一种或其任意比例的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第一步合成含磷中间体SPDPC中，反应温度控制在60-140℃；反应时间为6-16h。
4.根据权利要求2所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二步中，所用惰性气体为氮气、或氩气或氦气。
5.根据权利要求2所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二步中，反应在采用丙酮、甲苯、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃和氯仿中的任意一种溶剂条件下进行。
6.根据权利要求2所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二步中，反应温度为15-120℃。
7.根据权利要求2所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二步中，反应时间为4-10h。
8.根据权利要求1所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二步中，洗涤溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙腈、二氯甲烷和水中的任意一种或其任意比例的混合物。
9.根据权利要求2所述的一种聚合型磷氮膨胀型阻燃剂制备方法，其特征在于，在第二步中，干燥温度为50-160℃。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104788647A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-07-22 | 沈阳化工大学 | 一种含磷的环氧树脂胺类固化剂及其制备方法 |
| CN104844803A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-08-19 | 沈阳化工大学 | 一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂及其制备方法 |
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- 2014-10-24 CN CN201410573125.3A patent/CN104403106A/zh active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘继延: "含磷聚合物阻燃剂的研究进展", 《中国塑料》 * |
| 鹿海军等: "磷系阻燃剂研究新进展", 《化工新型材料》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104844803A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-08-19 | 沈阳化工大学 | 一种聚合型磷、氮膨胀阻燃剂及其制备方法 |
| CN104788647A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-07-22 | 沈阳化工大学 | 一种含磷的环氧树脂胺类固化剂及其制备方法 |
| CN110078886B (zh) * | 2019-05-30 | 2021-05-28 | 中原工学院 | 一种磷-氮阻燃水性聚氨酯的制备方法 |
| CN117442921A (zh) * | 2023-11-01 | 2024-01-26 | 四川峰邦消防科技有限公司 | 一种新型高分子凝胶灭火阻燃剂及其制备方法 |
| CN117442921B (zh) * | 2023-11-01 | 2024-05-24 | 四川峰邦消防科技有限公司 | 一种高分子凝胶灭火阻燃剂及其制备方法 |
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