CN113651854A - 一种磷腈化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于精细化工技术领域,具体涉及一种磷腈化合物及其制备方法和应用。本发明以三氯氧磷、氯化铵为原料,在催化剂、缚酸剂存在下缩合得到2,4,6‑三氧环三磷腈,得到的产品氯含量低,该类环三磷腈类化合物可作为一种无卤阻燃剂应用于高分子阻燃中,使用过程中稳定性好。

Description

一种磷腈化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于精细化工技术领域,具体涉及一种磷腈化合物及其制备方法和应用。
背景技术
磷腈化合物是以磷、氮交替双键排列为主链结构的化合物,以环状或线性结构存在,由于磷-氮之间有较好的协同作用,具有较高的热分解温度和阻燃效果,发烟及有毒气体少,与高分子材料相容性好、阻燃效率显著等突出特点,已成为目前无卤阻燃研究的热点之一。
国内专利有很多关于六苯氧基环三磷睛、六氯环三磷睛的研究报道,CN109134544 A、CN 105348326A、CN107488197A、CN 103896985A报道了现有工艺采用氯化铵和五氯化磷反应生成六氯环三磷腈,六氯环三磷腈再和苯酚钠反应生成六苯氧基环三磷睛,该方法反应过程中使用不同溶剂且量较大,单耗高,溶剂后处理回收困难增加生产成本,不适合工业化生产。因此开发一种新的磷腈化合物应用于高分子材料中作阻燃剂,为今后磷腈类化合物的研发方向。
发明内容
针对上述问题,本发明提出了一种磷腈化合物及其制备方法和应用。
本发明所述的一种磷腈化合物,其具体结构为
Figure BDA0003211543920000011
所述的磷腈化合物的制备方法,其合成路线为:
Figure BDA0003211543920000012
其具体制备步骤为:向合成釜内加入氯化铵、溶剂、催化剂、缚酸剂,混合均匀并升温至80~150℃,缓慢将三氯氧磷滴加至合成釜中,回流反应3~6小时,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品;粗产品经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈。
所述溶剂选自氯仿或苯或氯苯或四氯乙烷或其混合物。
所述溶剂的用量为三氯氧磷质量的5~15倍。
所述缚酸剂选自吡啶或α-甲基吡啶或三乙胺。
所述催化剂为氯化铝或三氟化硼;催化剂的用量为三氯氧磷的0.5~1.0mol%。
以摩尔比计,三氯氧磷:氯化铵:缚酸剂=1:1.1~1.15:4.4~4.6。
反应温度优选为95~120℃;反应时间优选为4.5~6h;
本发明所述的磷腈化合物用作高分子材料阻燃剂的应用。实验发现,所述的磷腈化合物的添加量为高分子材料质量的20%即可达到非常好的阻燃效果。
本发明通过采用三氯氧磷、氯化铵为原料,在催化剂、缚酸剂存在下缩合得到2,4,6-三氧环三磷腈,得到的产品氯含量低,该类环三磷腈类化合物可作为一种无卤阻燃剂应用于高分子阻燃中,阻燃效果优,使用过程稳定性好。
具体实施方式
实施例1
向合成釜内加入氯化铵1.1mol、氯苯800ml、催化剂三氟化硼1.0mol%、吡啶4.5mol混合均匀并升温至95℃,后缓慢将三氯氧磷1mol滴加至合成釜中,加热回流反应5h,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品,再经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈纯品59.2g,收率为97.0%。
实施例2
向合成釜内加入氯化铵1.15mol、氯苯800ml、催化剂三氟化硼1.0mol%、吡啶4.6mol混合均匀并升温至95℃,后缓慢将三氯氧磷1mol滴加至合成釜中,加热回流反应4.5h,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品,再经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈纯品60.1g,收率为98.5%。
实施例3
向合成釜内加入氯化铵1.1mol、氯苯1200ml、催化剂三氟化硼0.5mol%、吡啶4.5mol混合均匀并升温至120℃,后缓慢将三氯氧磷1mol滴加至合成釜中,加热回流反应5h,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品,再经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈纯品58.0g,收率为95.1%。
实施例4
向合成釜内加入氯化铵1.1mol、四氯乙烷1000ml、催化剂三氟化硼1.0mol%、吡啶4.4mol混合均匀并升温至95℃,后缓慢将三氯氧磷1mol滴加至合成釜中,加热回流反应5h,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品,再经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈纯品57.0g,收率为93.5%。
实施例5
向合成釜内加入氯化铵1.1mol、氯仿1000ml、催化剂氯化铝0.6mol%、α-甲基吡啶4.4mol混合均匀并升温至80℃,后缓慢将三氯氧磷1mol滴加至合成釜中,加热回流反应3h,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品,再经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈纯品58.6g,收率为96.1%。
实施例6
向合成釜内加入氯化铵1.15mol、苯1000ml、催化剂氯化铝0.8mol%、三乙胺4.6mol混合均匀并升温至150℃,后缓慢将三氯氧磷1mol滴加至合成釜中,加热回流反应6h,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品,再经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈纯品58.9g,收率为96.7%。
将本发明所述的磷腈化合物用作高分子材料的阻燃剂,结果如下:
Figure BDA0003211543920000031
由表中的数据可以看出,本发明所述的2,4,6-三氧环三磷腈作为无卤阻燃剂添加到PP中,添加量仅需20wt%即可达到UL-94V-0级,在相同添加量条件下,市场上在售的ExolitAP-766和SR50A-1不能通过UL-94垂直燃烧测试,说明本发明所述的2,4,6-三氧环三磷腈对PP具有更高的阻燃效率。

Claims (10)

1.一种磷腈化合物,其特征在于,其具体结构为
Figure FDA0003211543910000011
2.一种权利要求1所述的磷腈化合物的制备方法,其特征在于,其合成路线为:
Figure FDA0003211543910000012
3.根据权利要求2所述的磷腈化合物的制备方法,其特征在于,具体步骤为:向合成釜内加入氯化铵、溶剂、催化剂、缚酸剂,混合均匀并升温至80~150℃,缓慢将三氯氧磷滴加至合成釜中,回流反应3~6小时,过滤、滤液浓缩、降温结晶得到粗产品;粗产品经碱洗、酸洗、水洗后干燥得到2,4,6-三氧环三磷腈。
4.根据权利要求3所述的磷腈化合物的制备方法,其特征在于,所述溶剂选自氯仿或苯或氯苯或四氯乙烷或其混合物。
5.根据权利要求3所述的磷腈化合物的制备方法,其特征在于,所述溶剂的用量为三氯氧磷质量的5~15倍。
6.根据权利要求3所述的磷腈化合物的制备方法,其特征在于,所述缚酸剂选自吡啶或α-甲基吡啶或三乙胺。
7.根据权利要求3所述的磷腈化合物的制备方法,其特征在于,所述催化剂为氯化铝或三氟化硼;催化剂的用量为三氯氧磷的0.5~1.0mol%。
8.根据权利要求3所述的磷腈化合物的制备方法,其特征在于,以摩尔比计,三氯氧磷:氯化铵:缚酸剂=1:1.1~1.15:4.4~4.6。
9.权利要求1所述的磷腈化合物用作高分子材料阻燃剂的应用。
10.根据权利要求10所述的磷腈化合物用作高分子材料的阻燃剂的应用,其特征在于,所述的磷腈化合物的添加量为高分子材料质量的20%。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023159797A1 (zh) * 2022-02-23 2023-08-31 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种电解液添加剂、非水电解液及锂离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006202686A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Asahi Kasei Corp 金属化合物の燃料電池用電極触媒
CN101735827A (zh) * 2009-12-02 2010-06-16 湖北福瑞斯化工科技有限公司 一种无卤芳基磷腈阻燃剂及其制备方法
CN107488197A (zh) * 2017-10-10 2017-12-19 山东旭锐新材有限公司 一种六苯氧基环三磷腈的制备方法
CN109134544A (zh) * 2018-07-24 2019-01-04 潍坊医学院 一种磷腈类化合物、包括该磷腈类化合物的组合物、包含其的阻燃剂以及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006202686A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Asahi Kasei Corp 金属化合物の燃料電池用電極触媒
CN101735827A (zh) * 2009-12-02 2010-06-16 湖北福瑞斯化工科技有限公司 一种无卤芳基磷腈阻燃剂及其制备方法
CN107488197A (zh) * 2017-10-10 2017-12-19 山东旭锐新材有限公司 一种六苯氧基环三磷腈的制备方法
CN109134544A (zh) * 2018-07-24 2019-01-04 潍坊医学院 一种磷腈类化合物、包括该磷腈类化合物的组合物、包含其的阻燃剂以及应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAJID BASHARAT: "环磷腈衍生物的设计,合成和表征及其结构与性能关系", 《万方数据知识服务平台学位论文数据库》 *
RANDALL D. DAVY等: "Phosphoryl Nitride Isomeric Dimers, Trimers, and Tetramers: (NPO)x(x = 2-4)", 《J. AM. CHEM. SOC.》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023159797A1 (zh) * 2022-02-23 2023-08-31 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种电解液添加剂、非水电解液及锂离子电池

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