CN112778576A - 一种新型阻燃剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型阻燃剂及其制备方法，涉及阻燃剂制取技术领域。包括以下步骤：步骤一：原料准备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯进行密封，同步充入足量氮气，随后进行初步预热，步骤二：设备制备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯所使用的反应釜进行抽真空。通过对过量注入的甲基膦酸二甲酯和乙基双环亚磷酸酯进行预热和氮气保护，随后将制成的环状磷酸酯与磷酸三甲酯进行混合制备阻燃剂，可以极大的利用副产物提高阻燃剂的阻燃效率，提高产品的竞争力，随后通过对甲基膦酸二甲酯进行处理，利用生产环状磷酸酯的余热进行生产磷酸三甲酯和磷酸二甲酯，生产大量的高附加值产品，提高该制备方法的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃剂制取技术领域，具体为一种新型阻燃剂及其制备方法。
背景技术
阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的；阻燃剂有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂，卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）和非卤，有机是以溴系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系，反应型阻燃剂则是作为一种单体参加聚合反应，因此使聚合物本身含有阻燃成分的，其优点是对聚合物材料使用性能影响较小，阻燃性持久。
目前对于阻燃效果较好的环状磷酸酯进行生产时，参考实际的市场价格，会采用高价值的乙基双环亚磷酸酯和低价值甲基膦酸二甲酯进行制备，为了保证反应的效率，往往添加了过量的甲基膦酸二甲酯，避免高价值的乙基双环亚磷酸酯反应不彻底，导致实际的生产成本增加，但是反应结束后，反应釜中会产生剩余大量的甲基膦酸二甲酯，其次现有的单一成分的环状磷酸酯实际的阻燃效果有限，其次是在后续的生产过程中，剩余的甲基膦酸二甲酯无法在继续作为原料进行生产其他阻燃剂，导致了甲基膦酸二甲酯的大量浪费，实际的经济效益不佳。
发明内容
本发明提供的发明目的在于提供一种新型阻燃剂及其制备方法。通过炼钢时，投入的石灰石所产生的硅酸钙进行收集在利用，可以进一步提高对废弃物的再次利用效率，避免产生资源的浪费，其次通过大量制备硅粉，可以提高整体反应的制备效率，加入过量硅粉，可以进一步提高制备量，避免产量不足导致的生产效益不佳的问题。
为了实现上述降低环保性能不佳、结构强度低的问题，本发明提供如下技术方案：一种新型阻燃剂及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一：原料准备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯进行密封，同步充入足量氮气，随后进行初步预热。
步骤二：设备制备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯所使用的反应釜进行抽真空，将预热的液体进行混合。
步骤三：副产物处理。添加过量的甲基膦酸二甲酯进行充分反应，加热至180摄氏度后，通过萃取溶剂分离环状磷酸酯。
步骤四：副产物利用：将甲基膦酸二甲酯与甲醇进行混合，添加足量的催化剂，催化产生磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯。
步骤五：副产物再利用：将磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯进行萃取分离，随后将提纯的磷酸三甲酯与催化剂混合，制备足量的磷酸二甲酯。
进一步的，根据步骤一中的操作步骤，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的纯度须达到98%，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯采用陶瓷密封容器进行避光低温储存。
进一步的，根据步骤一中的操作步骤，所述预热的温度为50摄氏度，所述氮气的在预热前注入，所述陶瓷密封容器的内部为无氧状态。
进一步的，根据步骤二中的操作步骤，所述反应釜进行余热到80摄氏度，同步进行抽真空作业，所述预热时间为15分钟-20分钟，所述反应釜实际容积每增大10升，提高1分钟的余热时间。
进一步的，根据步骤二中的操作步骤，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯液体混合温度为100摄氏度，混合时静置5分钟即可注入抽真空的反应釜内部。
进一步的，根据步骤三中的操作步骤，所述甲基膦酸二甲酯为过量添加，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的反应质量比为1：15。
进一步的，根据步骤三中的操作步骤，所述萃取溶剂采用三氯甲烷与二氯甲烷的混合物进行萃取分离。
进一步的，根据步骤四中的操作步骤，所述反应釜中剩余的液体为甲基膦酸二甲酯，所述甲基膦酸二甲酯与加入的甲醇质量比为1：10。
进一步的，根据步骤四中的操作步骤，所述催化剂为碳酸钾，所述催化需要滴加适量的三氯氧磷。
进一步的，根据步骤五中的操作步骤，所述萃取分离采用的溶剂为四氯化碳，回收四氯化碳，减压蒸馏得粗品，将粗品加蒸馏水和活性炭，滤清后加无水碳酸钾脱水，最后减压蒸馏即得磷酸三甲酯，所述磷酸三甲酯制备磷酸二甲酯采用氢氧化钡作为催化剂，所述磷酸三甲酯与环状磷酸酯进行混合制备阻燃剂，所述磷酸三甲酯作为副产物进行下一步的制备下游高性价比化工产品。
本发明提供了一种新型阻燃剂及其制备方法，具备以下有益效果：通过对过量注入的甲基膦酸二甲酯和乙基双环亚磷酸酯进行预热和氮气保护，随后将制成的环状磷酸酯与磷酸三甲酯进行混合制备阻燃剂，可以极大的利用副产物提高阻燃剂的阻燃效率，提高产品的竞争力，随后通过对甲基膦酸二甲酯进行处理，利用生产环状磷酸酯的余热进行生产磷酸三甲酯和磷酸二甲酯，生产大量的高附加值产品，提高该制备方法的经济效益。
附图说明
图1为本发明一种新型阻燃剂及其制备方法的流程图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种新型阻燃剂及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一：原料准备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯进行密封，同步充入足量氮气，随后进行初步预热。
步骤二：设备制备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯所使用的反应釜进行抽真空，将预热的液体进行混合。
步骤三：副产物处理。添加过量的甲基膦酸二甲酯进行充分反应，加热至180摄氏度后，通过萃取溶剂分离环状磷酸酯。
步骤四：副产物利用：将甲基膦酸二甲酯与甲醇进行混合，添加足量的催化剂，催化产生磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯。
步骤五：副产物再利用：将磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯进行萃取分离，随后将提纯的磷酸三甲酯与催化剂混合，制备足量的磷酸二甲酯。
具体的，根据步骤一中的操作步骤，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的纯度须达到98%，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯采用陶瓷密封容器进行避光低温储存。
具体的，根据步骤一中的操作步骤，预热的温度为50摄氏度，氮气的在预热前注入，陶瓷密封容器的内部为无氧状态。
具体的，根据步骤二中的操作步骤，反应釜进行余热到80摄氏度，同步进行抽真空作业，预热时间为15分钟-20分钟，反应釜实际容积每增大10升，提高1分钟的余热时间。
具体的，根据步骤二中的操作步骤，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯液体混合温度为100摄氏度，混合时静置5分钟即可注入抽真空的反应釜内部。
具体的，根据步骤三中的操作步骤，甲基膦酸二甲酯为过量添加，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的反应质量比为1：15。
具体的，根据步骤三中的操作步骤，萃取溶剂采用三氯甲烷与二氯甲烷的混合物进行萃取分离。
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具体的，根据步骤五中的操作步骤，萃取分离采用的溶剂为四氯化碳，回收四氯化碳，减压蒸馏得粗品，将粗品加蒸馏水和活性炭，滤清后加无水碳酸钾脱水，最后减压蒸馏即得磷酸三甲酯，磷酸三甲酯制备磷酸二甲酯采用氢氧化钡作为催化剂，磷酸三甲酯与环状磷酸酯进行混合制备阻燃剂，磷酸三甲酯作为副产物进行下一步的制备下游高性价比化工产品。
实施例的方法进行检测分析，并与现有技术进行对照，得出如下数据：
| 阻燃效率 | 生产效益 | |
| 实施例 | 较高 | 较高 |
| 现有技术 | 较低 | 较低 |
根据上述表格数据可以得出，当使用实施例时，通过该新型阻燃剂及其制备方法，进一步提高产品的阻燃效率，提高产品的利用，并且提高了整体的生产效益。
本发明提供了一种新型阻燃剂及其制备方法，包括以下步骤：步骤一：原料准备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯进行密封，同步充入足量氮气，随后进行初步预热，通过对乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯进行余热，可以实现进一步降低在后续的反应过程中的能量损耗，进一步降低反应的时间，提高制备的效率，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的纯度须达到98%，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯采用陶瓷密封容器进行避光低温储存，在对高价值的乙基双环亚磷酸酯进行低温避光储存，避免发生反应，导致高价值的乙基双环亚磷酸酯失效，降低反应效率，预热的温度为50摄氏度，氮气的在预热前注入，通过氮气，可以降低反应釜和陶瓷密封容器中的氧气，避免导致原料发生氧化，陶瓷密封容器的内部为无氧状态，步骤二：设备制备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯所使用的反应釜进行抽真空，将反应釜抽真空，可以避免因为氧气，导致原料发生提前氧化，将预热的液体进行混合，反应釜进行余热到80摄氏度，同步进行抽真空作业，先将反应釜预热到80摄氏度，可以实现对反应釜的内部氧气进行排出，通过热膨胀，可以实现对反应釜的内部气体进行快速排出，降低抽真空的能耗，预热时间为15分钟-20分钟，反应釜实际容积每增大10升，提高1分钟的余热时间，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯液体混合温度为100摄氏度，混合时静置5分钟即可注入抽真空的反应釜内部，对乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯液体混合温度为100摄氏度，可以实现对反应的初步余热，保证反应的高效，以及后续的加热能耗降低，步骤三：副产物处理：添加过量的甲基膦酸二甲酯进行充分反应，加热至180摄氏度后，通过萃取溶剂分离环状磷酸酯，甲基膦酸二甲酯为过量添加，乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的反应质量比为1：15，过量添加的甲基膦酸二甲酯，会产生大量剩余，进行环状磷酸酯分离后，进行持续的保温，保温温度为80摄氏度，萃取溶剂采用三氯甲烷与二氯甲烷的混合物进行萃取分离，催化剂为碳酸钾，催化需要滴加适量的三氯氧磷，步骤四：副产物利用：将甲基膦酸二甲酯与甲醇进行混合，添加足量的催化剂，催化产生磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯，反应釜中剩余的液体为甲基膦酸二甲酯，甲基膦酸二甲酯与加入的甲醇质量比为1：10，通过加入甲醇，可以实现对产生大量的甲基膦酸二甲酯作为反应原料，步骤五：副产物再利用：将磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯进行萃取分离，随后将提纯的磷酸三甲酯与催化剂混合，通过环状磷酸酯与磷酸三甲酯进行混合，可以实现提高阻燃的效率，并且不提高产品的实际生产成本，制备足量的磷酸二甲酯，萃取分离采用的溶剂为四氯化碳，回收四氯化碳，减压蒸馏得粗品，将粗品加蒸馏水和活性炭，滤清后加无水碳酸钾脱水，最后减压蒸馏即得磷酸三甲酯，磷酸三甲酯制备磷酸二甲酯采用氢氧化钡作为催化剂，磷酸三甲酯与环状磷酸酯进行混合制备阻燃剂，磷酸三甲酯作为副产物进行下一步的制备下游高性价比化工产品，在实际的生产过程中阻燃剂磷酸三甲酯与环状磷酸酯的质量比为3：7，并且多余的磷酸三甲酯，可以制备高价值的磷酸二甲酯，提高整个制备过程中的附加值，提高产品的竞争力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：原料准备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯进行密封，同步充入足量氮气，随后进行初步预热；
步骤二：设备制备：将乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯所使用的反应釜进行抽真空，将预热的液体进行混合；
步骤三：副产物处理；添加过量的甲基膦酸二甲酯进行充分反应，加热至180摄氏度后，通过萃取溶剂分离环状磷酸酯；
步骤四：副产物利用：将甲基膦酸二甲酯与甲醇进行混合，添加足量的催化剂，催化产生磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯；
步骤五：副产物再利用：将磷酸三甲酯和新的甲基膦酸二甲酯进行萃取分离，随后将提纯的磷酸三甲酯与催化剂混合，制备足量的磷酸二甲酯。
2.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤一中的操作步骤，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的纯度须达到98%，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯采用陶瓷密封容器进行避光低温储存。
3.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤一中的操作步骤，所述预热的温度为50摄氏度，所述氮气的在预热前注入，所述陶瓷密封容器的内部为无氧状态。
4.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤二中的操作步骤，所述反应釜进行余热到80摄氏度，同步进行抽真空作业，所述预热时间为15分钟-20分钟，所述反应釜实际容积每增大10升，提高1分钟的余热时间。
5.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤二中的操作步骤，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯液体混合温度为100摄氏度，混合时静置5分钟即可注入抽真空的反应釜内部。
6.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤三中的操作步骤，所述甲基膦酸二甲酯为过量添加，所述乙基双环亚磷酸酯和甲基膦酸二甲酯的反应质量比为1：15。
7.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤三中的操作步骤，所述萃取溶剂采用三氯甲烷与二氯甲烷的混合物进行萃取分离。
8.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤四中的操作步骤，所述反应釜中剩余的液体为甲基膦酸二甲酯，所述甲基膦酸二甲酯与加入的甲醇质量比为1：10。
9.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤四中的操作步骤，所述催化剂为碳酸钾，所述催化需要滴加适量的三氯氧磷。
10.根据权利要求1所述的一种新型阻燃剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：根据步骤五中的操作步骤，所述萃取分离采用的溶剂为四氯化碳，回收四氯化碳，减压蒸馏得粗品，将粗品加蒸馏水和活性炭，滤清后加无水碳酸钾脱水，最后减压蒸馏即得磷酸三甲酯，所述磷酸三甲酯制备磷酸二甲酯采用氢氧化钡作为催化剂，所述磷酸三甲酯与环状磷酸酯进行混合制备阻燃剂，所述磷酸三甲酯作为副产物进行下一步的制备下游高性价比化工产品。
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