CN113248541A - 一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113248541A
CN113248541A CN202110527607.5A CN202110527607A CN113248541A CN 113248541 A CN113248541 A CN 113248541A CN 202110527607 A CN202110527607 A CN 202110527607A CN 113248541 A CN113248541 A CN 113248541A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphorus
flame retardant
nitrogen
retardant
neopentyl glycol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110527607.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113248541B (zh
Inventor
朱平
张晓云
蒋之铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University
Original Assignee
Qingdao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University filed Critical Qingdao University
Priority to CN202110527607.5A priority Critical patent/CN113248541B/zh
Publication of CN113248541A publication Critical patent/CN113248541A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113248541B publication Critical patent/CN113248541B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/547—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6571—Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07F9/6574—Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/65742—Esters of oxyacids of phosphorus non-condensed with carbocyclic rings or heterocyclic rings or ring systems
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D01F2/06—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof from viscose
    • D01F2/08—Composition of the spinning solution or the bath

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型的磷氮型阻燃剂及其制备方法,涉及阻燃剂技术领域技术领域，本发明的磷氮型阻燃剂结构式如式Ⅰ所示。该磷氮型阻燃剂制备方法是将中间体新戊二醇磷酰氯和咪唑反应，反应完成后冷却至室温，抽滤、水洗、减压旋蒸、干燥，得到为磷氮型阻燃剂。磷氮型阻燃剂溶液与熟成的黏胶液共混制成阻燃黏胶纺丝液，进入凝固浴成形，再经牵伸、水洗、烘干制得磷氮型阻燃粘胶纤维。本发明制得的磷氮型阻燃剂含有氮元素，可在凝聚相和气相同时发挥阻燃作用，合成工艺简单，结构中无卤无甲醛，环保无污染；制得的磷氮型阻燃粘胶纤维消除了现有黏胶纤维极易燃烧的缺点，避免了耐久性差、强力损伤严重等问题，提高了黏胶纤维的阻燃性。

Description

一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其涉及一种新型的氮磷型阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前，黏胶纤维在再生纤维素纤维中占据重要位置，是再生纤维素纤维中广泛应用的一个主要品种。其原料来源广、成本低，加工工艺成熟。此外，黏胶纤维具备棉纤维的吸湿透气性，比其他再生纤维素纤维的可纺性好，具有手感柔软，易漂染等优良性能，但传统的黏胶纤维不具备阻燃性，其极限氧指数仅为17％左右，极易燃烧。随着各产业对黏胶纤维的应用不断增多，因黏胶纤维导致的火灾隐患也日益严重，限制了黏胶纤维的进一步发展，因而阻燃黏胶纤维的研究引起众多科学研究者的重视。
近年来，对阻燃黏胶纤维的研究日益增多，对黏胶纤维的阻燃改性主要分为后整理法和共混法。经阻燃后整理的黏胶纤维大多存在不耐水洗，手感变差的缺点。而共混纺丝则可以克服改性后的阻燃黏胶纤维阻燃效果不耐久的缺点。
磷氮型阻燃剂表现出比单一的含磷或含氮阻燃剂更高效的阻燃效果，不同于卤系阻燃剂，磷氮型阻燃剂对环境污染小，在阻燃改性和阻燃功能整理等方面具有更加广阔的市场前景和发展空间。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种新型的氮磷型阻燃剂及其制备方法和应用，该磷氮型阻燃剂，不含卤素、不存在甲醛释放问题，用该磷氮型阻燃剂制得的阻燃黏胶纤维，弥补黏胶纤维极易燃烧的缺点，提高黏胶纤维的阻燃性，具备耐久、优良的的阻燃性能。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供了一种磷氮型阻燃剂，该氮磷型阻燃剂分子结构为：
Figure BDA0003066378380000011
本发明还提供了上述磷氮型阻燃剂的制备方法，包括：
按照一定比例将中间体新戊二醇磷酰氯和咪唑在40℃～80℃温度下反应4～8h，反应完成后冷却至室温，抽滤，将滤液水洗三次，减压旋蒸，60℃真空干燥24～48h，白色粉末状产物即为磷氮型阻燃剂。
主要反应方程式如下：
Figure BDA0003066378380000021
优选地，合成反应过程中，中间体新戊二醇磷酰氯与咪唑的摩尔比为1：(1.1～1.3)。
优选地，合成反应具体包括以下步骤：
(1)合成中间体新戊二醇磷酰氯：二氯甲烷作为溶剂，将新戊二醇与溶剂相混合，搅拌使新戊二醇完全溶解于溶剂中，在0℃～5℃搅拌，逐滴加入三氯氧磷，新戊二醇与三氯氧磷的摩尔比为1：(1.05～1.2)，滴加结束后升温至40℃～60℃，继续反应4～8h，直至不再有氯化氢放出；反应结束后冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂和未反应的三氯氧磷，再用正己烷洗涤三次，真空干燥，即得到中间体新戊二醇磷酰氯；
(2)合成磷氮型阻燃剂：氮气氛围保护下，将咪唑溶于溶剂中，再加入缚酸剂，室温条件下搅拌混合均匀，然后将新戊二醇磷酰氯逐滴加入并不断搅拌；滴加结束后，将反应体系升温至40℃～80℃，继续反应4～8h，反应完成后再将反应体系冷却至室温，过滤，减压蒸馏得白色固体粉末，真空干燥24～48h，产物即为磷氮型阻燃剂。
优选地，步骤(1)中，所述溶剂选用二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、乙腈或四氢呋喃中的一种；其用量是反应物质量总数的2～6倍。
优选地，步骤(2)中，所述缚酸剂选用三乙胺；其中新戊二醇磷酰氯与三乙胺的摩尔比为1：(1.0～1.2)，新戊二醇磷酰氯与咪唑的摩尔比为1：(1.1～1.3)。
本发明还提供了该磷氮型阻燃剂在纺织品阻燃整理方面的应用，将磷氮型阻燃剂溶解于乙醇溶液中，制成磷氮型阻燃剂溶液，再与一定量熟成的黏胶液共混制成阻燃黏胶纺丝液，阻燃黏胶纺丝液喷丝口进入凝固浴成形，再经牵伸、水洗、烘干制得磷氮型阻燃粘胶纤维。
优选地，溶剂乙醇的体积分数为20％～90％，磷氮型阻燃剂溶液的溶质质量分数为10％～70％。
优选地，熟成的黏胶液与磷氮型阻燃剂溶液的质量比为(0.5～10)：1.
优选地，凝固浴条件为：硫酸浓度为130～140g/L，硫酸钠浓度为240～255g/L，硫酸锌浓度为10～12g/L，凝固浴温度为50℃～55℃。
本发明中，首先将新戊二醇溶解于二氯甲烷，与加入的三氯氧磷反应，得到的澄清溶液经减压蒸馏除去溶剂和未反应的三氯氧磷，用正己烷洗涤三次，以得到纯净的新戊二醇磷酰氯，60℃下真空干燥，白色粉末产物即为中间体新戊二醇磷酰氯。
Figure BDA0003066378380000031
咪唑溶于溶剂后加入缚酸剂催化反应，中间体新戊二醇磷酰氯在滴加过程中与咪唑发生反应，升温提高反应产率，即可制得磷氮型阻燃剂。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是，
(1)通过中间体新戊二醇磷酰氯与咪唑反应，合成的磷氮型阻燃剂，是含氮的磷酸酯类阻燃剂，磷酸酯类阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，本发明合成的磷氮型阻燃剂由于含有氮元素，可在凝聚相和气相同时发挥阻燃作用。燃烧时，磷元素使该阻燃剂可产生多聚磷酸或聚偏磷酸，促进可燃物脱水成炭，同时覆盖在炭层表面，具有隔绝氧气，降低热传导的作用；氮元素在受热后可释放NH3、N2、NO2等不燃性气体，可起到稀释可燃气体的作用。此外，该新型磷氮型阻燃剂的合成工艺简单，易操作，应用环保无污染，符合生态纺织品加工要求。
(2)合成的磷氮型阻燃剂结构中无卤无甲醛，不含卤素、不存在甲醛释放问题。
(3)采用该磷氮型阻燃剂制成的磷氮型阻燃粘胶纤维，测试整理织物极限氧指数、续燃时间、阴燃时间、损毁长度，发现：添加该磷氮型阻燃剂可大幅度提高黏胶纤维的阻燃效率和阻燃耐久性，由于该新型阻燃剂中磷元素和氮元素具备协效阻燃作用，可极大程度促进纤维燃烧后成炭，减少有毒烟气的释放，使制备的磷氮型阻燃粘胶纤维具有低烟、低毒的优点。
此外，得益于阻燃剂在黏胶纺丝液中良好的分散性能，与纯黏胶相比，制备的磷氮型阻燃粘胶纤维强力损失较小，弹性下降不大，与黏胶液相容性良好。
(4)采用该磷氮型阻燃剂制得的磷氮型阻燃粘胶纤维，消除了黏胶纤维极易燃烧的缺点，避免了耐久性差、强力损伤严重等问题，提高了黏胶纤维的阻燃性，具备低烟、低毒、无卤无甲醛、耐久的优良阻燃性能。因此，在保持黏胶纤维原有优点的基础上，本发明提供了一种简单、方便、高效的磷氮型阻燃粘胶纤维制备方法，制得的磷氮型阻燃粘胶纤维是一种低烟、低毒、无卤无甲醛、高强的耐久阻燃粘胶纤维。
附图说明
图1为本发明实施例1中间体新戊二醇磷酰氯和磷氮型阻燃剂的红外光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1、合成中间体新戊二醇磷酰氯
在配有球形冷凝器、温度计和磁力搅拌装置的三口烧瓶中先加入0.1mol新戊二醇，再加入50mL二氯甲烷作为溶剂，搅拌使新戊二醇完全溶解于溶剂中，温度保持3℃，然后逐滴加入0.11mol三氯氧磷，滴加结束后升温至55℃，继续反应5h，直至不再有氯化氢放出；反应结束后冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂和未反应的三氯氧磷，再用正己烷洗涤三次，真空干燥，即为中间体新戊二醇磷酰氯。
2、制备磷氮型阻燃剂
氮气氛围保护下，将0.05mol咪唑溶于50mL二氯甲烷中，再加入0.05mol三乙胺，室温条件下搅拌混合均匀，然后将0.05mol新戊二醇磷酰氯逐滴加入上述混合物中，并不断搅拌；滴加结束后，将反应体系升温至60℃，继续反应5h，反应完成后再将反应体系冷却至室温，过滤，减压蒸馏得白色固体粉末，真空干燥35h，产物即为磷氮型阻燃剂。
3、配制黏胶纤维湿法纺丝凝固浴
称取浓硫酸135g，硫酸钠250g，硫酸锌11g，分别加少量水溶解，然后转移至1000mL容量瓶中，用去离子水定容，配制好的黏胶纺丝凝固浴倒入小型纺丝机的凝固浴槽中，设置凝固浴温度为55℃。
4、制成磷氮型阻燃粘胶纤维
将1g磷氮型阻燃剂溶解于1g体积分数为50％的乙醇溶液中，制成磷氮型阻燃剂溶液；称取18g熟成的黏胶液，向其中添加2g磷氮型阻燃剂溶液，使黏胶液与阻燃剂溶液的质量比为9:1，即阻燃剂的质量分数为5％，搅拌均匀后真空脱泡制成阻燃黏胶纺丝液，将阻燃黏胶纺丝液送入小型纺丝机中，经计量泵由喷丝头挤出，进入凝固浴成形，再经牵伸机牵伸得到丝束，水洗或碱洗后烘干，制得磷氮型阻燃粘胶纤维。
图1为中间体新戊二醇磷酰氯和磷氮型阻燃剂的红外光谱图，表明：2976cm-1、2895cm-1为新戊二醇磷酰氯中-CH2-和-CH3基团的特征峰，1301cm-1为P＝O的吸收峰，1004cm-1为P-O-C的伸缩振动峰，540cm-1为P-Cl吸收峰；在磷氮型阻燃剂的红外谱图中，2978cm-1、2900cm-1为-CH2-和-CH3基团的特征峰，1301cm-1和1177cm-1为P＝O的吸收峰，1058cm-1为P-O-C的伸缩振动峰，1474cm-1为咪唑的特征吸收峰，同时位于540cm-1的P-Cl吸收峰消失，出现位于942cm-1,和783cm-1的P-N吸收峰，表明中间体已成功与咪唑反应，合成了目标产物磷氮型阻燃剂。
5、整理织物阻燃性能测试
实施例1所制得的阻燃黏胶纤维，根据GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》来测试整理织物的极限氧指数LOI(％)、阴燃时间(s)、续燃时间(s)和损毁长度(cm)，测试结果如下表1所示。
实施例2
1、合成中间体新戊二醇磷酰氯
在配有球形冷凝器、温度计和磁力搅拌装置的三口烧瓶中先加入0.2mol新戊二醇，再加入100mL二氯甲烷作为溶剂，搅拌使新戊二醇完全溶解于溶剂中，温度保持3℃，然后逐滴加入0.22mol三氯氧磷，滴加结束后升温至55℃，继续反应5h，直至不再有氯化氢放出；反应结束后冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂和未反应的三氯氧磷，再用正己烷洗涤三次，真空干燥，即为中间体新戊二醇磷酰氯。
2、制备磷氮型阻燃剂
氮气氛围保护下，将0.1mol咪唑溶于100mL二氯甲烷中，再加入0.1mol三乙胺，室温条件下搅拌混合均匀，然后将0.1mol新戊二醇磷酰氯逐滴加入上述混合物中，并不断搅拌；滴加结束后，将反应体系升温至60℃，继续反应5h，反应完成后再将反应体系冷却至室温，过滤，减压蒸馏得白色固体粉末，真空干燥35h，产物即为磷氮型阻燃剂。
3、配制黏胶纤维湿法纺丝凝固浴
称取浓硫酸135g，硫酸钠250g，硫酸锌11g，分别加少量水溶解，然后转移至1000mL容量瓶中，用去离子水定容，配制好的黏胶纺丝凝固浴倒入小型纺丝机的凝固浴槽中，设置凝固浴温度为55℃。
4、制成磷氮型阻燃粘胶纤维
将2g磷氮型阻燃剂溶解于2g体积分数为50％的乙醇溶液中，制成磷氮型阻燃剂溶液；称取16g熟成的黏胶液，向其中添加4g磷氮型阻燃剂溶液，使黏胶液与阻燃剂溶液的质量比为8:2，即阻燃剂的质量分数为10％，搅拌均匀后真空脱泡制成阻燃黏胶纺丝液，将阻燃黏胶纺丝液送入小型纺丝机中，经计量泵由喷丝头挤出，进入凝固浴成形，再经牵伸机牵伸得到丝束，水洗或碱洗后烘干，制得磷氮型阻燃粘胶纤维。
5、整理织物阻燃性能测试
实施例2所制得的阻燃黏胶纤维，根据GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》来测试整理织物的极限氧指数LOI(％)、阴燃时间(s)、续燃时间(s)和损毁长度(cm)，测试结果如下表1所示。
实施例3
1、合成中间体新戊二醇磷酰氯
在配有球形冷凝器、温度计和磁力搅拌装置的三口烧瓶中先加入0.3mol新戊二醇，再加入150mL二氯甲烷作为溶剂，搅拌使新戊二醇完全溶解于溶剂中，温度保持3℃，然后逐滴加入0.33mol三氯氧磷，滴加结束后升温至55℃，继续反应5h，直至不再有氯化氢放出；反应结束后冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂和未反应的三氯氧磷，再用正己烷洗涤三次，真空干燥，即为中间体新戊二醇磷酰氯。
2、制备磷氮型阻燃剂
氮气氛围保护下，将0.15mol咪唑溶于150mL二氯甲烷中，再加入0.15mol三乙胺，室温条件下搅拌混合均匀，然后将0.15mol新戊二醇磷酰氯逐滴加入上述混合物中，并不断搅拌；滴加结束后，将反应体系升温至60℃，继续反应5h，反应完成后再将反应体系冷却至室温，过滤，减压蒸馏得白色固体粉末，真空干燥35h，产物即为磷氮型阻燃剂。
3、配制黏胶纤维湿法纺丝凝固浴
称取浓硫酸135g，硫酸钠250g，硫酸锌11g，分别加少量水溶解，然后转移至1000mL容量瓶中，用去离子水定容，配制好的黏胶纺丝凝固浴倒入小型纺丝机的凝固浴槽中，设置凝固浴温度为55℃。
4、制成磷氮型阻燃粘胶纤维
将3g磷氮型阻燃剂溶解于3g体积分数为50％的乙醇溶液中，制成磷氮型阻燃剂溶液；称取14g熟成的黏胶液，向其中添加6g磷氮型阻燃剂溶液，使黏胶液与阻燃剂溶液的质量比为7:3，即阻燃剂的质量分数为15％，搅拌均匀后真空脱泡制成阻燃黏胶纺丝液，将阻燃黏胶纺丝液送入小型纺丝机中，经计量泵由喷丝头挤出，进入凝固浴成形，再经牵伸机牵伸得到丝束，水洗或碱洗后烘干，制得磷氮型阻燃粘胶纤维。
5、整理织物阻燃性能测试
实施例3所制得的阻燃黏胶纤维，根据GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》来测试整理织物的极限氧指数LOI(％)、阴燃时间(s)、续燃时间(s)和损毁长度(cm)，测试结果如下表1所示。
实施例4
1、合成中间体新戊二醇磷酰氯
在配有球形冷凝器、温度计和磁力搅拌装置的三口烧瓶中先加入0.4mol新戊二醇，再加入200mL二氯甲烷作为溶剂，搅拌使新戊二醇完全溶解于溶剂中，温度保持3℃，然后逐滴加入0.44mol三氯氧磷，滴加结束后升温至55℃，继续反应5h，直至不再有氯化氢放出；反应结束后冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂和未反应的三氯氧磷，再用正己烷洗涤三次，真空干燥，即为中间体新戊二醇磷酰氯。
2、制备磷氮型阻燃剂
氮气氛围保护下，将0.20mol咪唑溶于150mL二氯甲烷中，再加入0.20mol三乙胺，室温条件下搅拌混合均匀，然后将0.20mol新戊二醇磷酰氯逐滴加入上述混合物中，并不断搅拌；滴加结束后，将反应体系升温至60℃，继续反应5h，反应完成后再将反应体系冷却至室温，过滤，减压蒸馏得白色固体粉末，真空干燥35h，产物即为磷氮型阻燃剂。
3、配制黏胶纤维湿法纺丝凝固浴
称取浓硫酸135g，硫酸钠250g，硫酸锌11g，分别加少量水溶解，然后转移至1000mL容量瓶中，用去离子水定容，配制好的黏胶纺丝凝固浴倒入小型纺丝机的凝固浴槽中，设置凝固浴温度为55℃。
4、制成磷氮型阻燃粘胶纤维
将4g磷氮型阻燃剂溶解于4g体积分数为50％的乙醇溶液中，制成磷氮型阻燃剂溶液；称取12g熟成的黏胶液，向其中添加8g磷氮型阻燃剂溶液，使黏胶液与阻燃剂溶液的质量比为6:4，即阻燃剂的质量分数为20％，搅拌均匀后真空脱泡制成阻燃黏胶纺丝液，将阻燃黏胶纺丝液送入小型纺丝机中，经计量泵由喷丝头挤出，进入凝固浴成形，再经牵伸机牵伸得到丝束，水洗或碱洗后烘干，制得磷氮型阻燃粘胶纤维。
5、整理织物阻燃性能测试
实施例4所制得的阻燃黏胶纤维，根据GB/T 5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》来测试整理织物的极限氧指数LOI(％)、阴燃时间(s)、续燃时间(s)和损毁长度(cm)，测试结果如下表1所示。
表1不同阻燃黏胶纤维的燃烧性能
普通粘胶纤维 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
阻燃剂浓度(w％) 0 5 10 15 20
极限氧指数LOI(％) 17.6 21.4 24.7 27.5 30.9
阴燃时间(s) 36.9 25.1 16.7 6.3 0
续燃时间(s) 0 0 0 0 0
损毁长度(cm) ≥30 20.9 18.2 14.3 9.1
从表1中可以看出，添加磷氮型阻燃剂后，黏胶的极限氧指数提高至21.4％，续燃时间和损毁长度均有一定程度降低，说明该新型磷氮型阻燃剂可以降低黏胶纤维的易燃性。在燃烧过程中，该新型阻燃剂促进凝聚相形成致密炭层，减缓了可燃物与外界的氧气和热量传递，同时释放氮气等不燃性气体，稀释了燃烧体系中可燃气体的浓度。将该新型阻燃剂应用到黏胶纤维中，协同阻燃效果较好。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磷氮型阻燃剂，其特征在于，该氮磷型阻燃剂分子结构为：
Figure FDA0003066378370000011
2.如权利要求1所述的一种磷氮型阻燃剂的制备方法，其特征在于，按照一定比例将中间体新戊二醇磷酰氯和咪唑在40℃～80℃温度下反应4～8h，反应完成后冷却至室温，抽滤，将滤液水洗三次，减压旋蒸，60℃真空干燥24～48h，白色粉末状产物即为磷氮型阻燃剂。
3.如权利要求2所述的一种磷氮型阻燃剂的制备方法，其特征在于，合成反应过程中，中间体新戊二醇磷酰氯与咪唑的摩尔比为1：(1.1～1.3)。
4.如权利要求1所述的一种磷氮型阻燃剂的制备方法，其特征在于，合成反应具体包括以下步骤：
(1)合成中间体新戊二醇磷酰氯：二氯甲烷作为溶剂，将新戊二醇与溶剂相混合，搅拌使新戊二醇完全溶解于溶剂中，在0℃～5℃搅拌，逐滴加入三氯氧磷，新戊二醇与三氯氧磷的摩尔比为1：(1.05～1.2)，滴加结束后升温至40℃～60℃，继续反应4～8h，直至不再有氯化氢放出；反应结束后冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂和未反应的三氯氧磷，再用正己烷洗涤三次，真空干燥，即得到中间体新戊二醇磷酰氯；
(2)合成磷氮型阻燃剂：氮气氛围保护下，将咪唑溶于溶剂中，再加入缚酸剂，室温条件下搅拌混合均匀，然后将新戊二醇磷酰氯逐滴加入并不断搅拌；滴加结束后，将反应体系升温至40℃～80℃，继续反应4～8h，反应完成后再将反应体系冷却至室温，过滤，减压蒸馏得白色固体粉末，真空干燥24～48h，产物即为磷氮型阻燃剂。
5.如权利要求1所述的一种磷氮型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂选用二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、乙腈或四氢呋喃中的一种；其用量是反应物质量总数的2～6倍。
6.如权利要求1所述的一种磷氮型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述缚酸剂选用三乙胺；其中新戊二醇磷酰氯与三乙胺的摩尔比为1：(1.0～1.2)，新戊二醇磷酰氯与咪唑的摩尔比为1：(1.1～1.3)。
7.如权利要求6所述的一种磷氮型阻燃剂在纺织品阻燃整理方面的应用，其特征在于，将磷氮型阻燃剂溶解于乙醇溶液中，制成磷氮型阻燃剂溶液，再与一定量熟成的黏胶液共混制成阻燃黏胶纺丝液，阻燃黏胶纺丝液喷丝口进入凝固浴成形，再经牵伸、水洗、烘干制得磷氮型阻燃粘胶纤维。
8.如权利要求7所述的一种磷氮型阻燃剂在纺织品阻燃整理方面的应用，其特征在于，溶剂乙醇的体积分数为20％～90％，磷氮型阻燃剂溶液的溶质质量分数为10％～70％。
9.如权利要求7所述的一种磷氮型阻燃剂在纺织品阻燃整理方面的应用，其特征在于，熟成的黏胶液与磷氮型阻燃剂溶液的质量比为(0.5～10)：1。
10.如权利要求7所述的一种磷氮型阻燃剂在纺织品阻燃整理方面的应用，其特征在于，凝固浴条件为：硫酸浓度为130～140g/L，硫酸钠浓度为240～255g/L，硫酸锌浓度为10～12g/L，凝固浴温度为50℃～55℃。
CN202110527607.5A 2021-05-14 2021-05-14 一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用 Expired - Fee Related CN113248541B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110527607.5A CN113248541B (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110527607.5A CN113248541B (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113248541A true CN113248541A (zh) 2021-08-13
CN113248541B CN113248541B (zh) 2022-06-21

Family

ID=77181909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110527607.5A Expired - Fee Related CN113248541B (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113248541B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114437366A (zh) * 2022-01-25 2022-05-06 天津工业大学 一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112194882A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 福建师范大学 一种本质型阻燃增强环氧树脂及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112194882A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 福建师范大学 一种本质型阻燃增强环氧树脂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NIFANT"EV, E. E.: "2-Imidazol-1-yl-5,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphosphorinane", 《ZHURNAL OBSHCHEI KHIMII》 *
WADSWORTH, WILLIAM S.: "Acid-catalyzed solvolysis of highly reactive phosphoramidates: a stereochemistry study", 《JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114437366A (zh) * 2022-01-25 2022-05-06 天津工业大学 一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113248541B (zh) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Durable flame retardant cellulosic fibers modified with novel, facile and efficient phytic acid-based finishing agent
CN109942891B (zh) 一种磷氮锌二维超分子包覆二硫化钼杂化阻燃剂及其应用
CN113248541B (zh) 一种磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用
CN114426701B (zh) 一种p-n化合物协同氧化石墨烯阻燃剂的制备及在环氧树脂中的应用
CN112921647B (zh) 一种对涤纶的抗熔滴整理方法
CN116285318B (zh) 一种质轻导热工程塑料及其制备方法
CN114855298A (zh) 一种阻燃抑烟聚乳酸纤维及其制备方法
CN113024815B (zh) 磷/氮/硅溶胶阻燃液及其在蛋白质纤维制品阻燃整理中的应用
CN114437366B (zh) 一种膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用、阻燃聚丙烯腈纤维及其制备方法
CN116397438A (zh) 一种耐久阻燃涤/棉混纺织物及其制备方法
CN102011309B (zh) 一种多功能阻燃剂及其制备和应用
CN112442895A (zh) 一种螯合配位型磷-硼-氮协效阻燃剂及其制备方法
CN111041610B (zh) 一种三聚氰胺/纤维素阻燃材料及制备方法
CN110564114B (zh) 一种阻燃材料的制备方法
CN115161876B (zh) 一种环保纤维絮片的制备工艺
CN104211966B (zh) 一种含磷阻燃性硅油的制备方法
CN107460738B (zh) 一种聚丙烯腈氧化纤维毡的制备方法
CN109972389A (zh) 纺织品用阻燃抗皱整理剂及其制备方法、应用
CN106702512A (zh) 聚乙二醇甲醚磷腈共混改性粘胶纤维的制备方法
CN114000209B (zh) 基于离子液体的三聚氰胺纺丝溶液的制备方法及其应用
CN112853537A (zh) 一种阻燃性木质素接枝聚丙烯腈复合纤维及制备方法
CN109629024B (zh) 树枝型磷氮系无卤阻燃剂及其制备方法和用途
CN117126366B (zh) 一种阻燃聚氨酯的合成工艺及在织物整理中的应用
CN117304045A (zh) 一种阻燃的聚磷酸铵衍生物及其制备方法和应用
CN116815372A (zh) 一种阻燃纱线及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220621