[发明专利]一种季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无卤膨胀阻燃剂的制备方法，具体是一种季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍的制备方法。

背景技术

近年来, 我国火灾发生率呈上升趋势，火灾事故量不断攀升，已成为我国城市的头号威胁和一个重大社会问题。现有的阻燃聚合物中广泛使用的阻燃剂主要是含卤化合物。虽然它们有较好的阻燃效果，但含卤阻燃材料燃烧时释放出大量的有毒烟雾和一氧化碳、腐蚀性卤化氢等气体，在火灾中妨碍人们的撤离和灭火工作，造成火灾发生之后的“二次”污染，使生命财产遭受严重损失。进入21世纪以后，随着环境保护和火灾安全意识的提高，人们对阻燃剂和阻燃聚合物材料有了更高更新的要求，并提出了发展环境友好的低烟无卤阻燃剂及其阻燃材料。

目前市场上最热衷的无卤阻燃剂是膨胀型阻燃剂，它是一类复合阻燃剂，可用于多种易燃聚合物的阻燃。它能催化裂解高聚物骨架为碳层，或本身含有碳组分。膨胀型阻燃剂在燃烧过程无熔滴滴落，对长时间暴露于火焰中有极好的抵抗性，无卤、无氧化锑、低烟、低毒、无腐蚀性气体。膨胀型阻燃剂主要由三部分组成:炭化剂(碳源、含碳丰富)、炭化催化剂(酸源、脱水剂)、膨胀剂(气源)。炭化剂为膨胀多孔炭层的碳源，炭化剂可以单独或在炭化催化剂作用下加热成炭。炭化催化剂一般是可在加热条件下释放无机酸的化合物。膨胀剂为受热放出惰性气体的化合物。当膨胀阻燃剂受热时能生成均匀的炭质泡沫层，具有很高的隔热、阻燃和抑烟作用，并能防止产生熔滴，符合当今阻燃剂无卤少烟低毒不产生腐蚀性气体的要求。

发明内容

本发明提供了一种季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍的制备方法。这是一种新型的膨胀阻燃剂，它将碳源（季戊四醇）、酸源（磷酸）、气源（硝基胍）三种组分结合在一起，形成“三位一体”的分子结构。本发明制备工艺简单，成本低廉，阻燃效果好，可用于大规模工业化生产。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

本发明合成的季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍，其分子结构如式（Ⅰ）所示：

式（Ⅰ）

季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

按比例取氯化螺环磷酸酯(分子结构式如式(Ⅱ)所示)加入到有机溶剂中，然后加入硝基胍(分子结构式如式(Ⅲ)所示)进行反应，硝基胍和氯化螺环磷酸酯的摩尔比为1：0.1-10，并用缚酸剂吸收反应释放出的氯化氢气体，至无氯化氢气体冒出，反应温度为-20-180℃，时间为1-72h，然后将反应液经过滤得到滤饼，滤饼经洗涤、重结晶得季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍。

式(Ⅱ)

式(Ⅲ)

所述的季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍的制备方法，其特征在于：所述的缚酸剂选用氢氧化钠、氢氧化钾、吡啶、三乙胺或四甲基氢氧化铵的一种或多种；所述的有机溶剂选用苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙腈、丙酮、乙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、四氯乙烷或二甲基亚砜中的一种或多种。

本发明的化学方程式：

 

本发明的有益效果：

本发明所用的原料易得，制备的季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍是一种“三位一体”的膨胀阻燃剂，它具有较好的膨胀阻燃性，所添加的材料的机械性能及力学性能也不会下降；本发明制备工艺简单、易合成，成本低廉，可大规模的工业化生产。

具体实施方式

实施例1：

在装有温度计，回流冷凝管、搅拌磁子的四口瓶中将30g氯化螺环磷酸酯加入40ml的苯中，从室温加热至40～60℃，然后加入20g硝基胍，用三乙胺吸收反应释放出的氯化氢气体，至无氯化氢气泡冒出，继续加热至回流，反应12～16h，停止反应，自然降温，室温下有大量的白色固体析出，冰浴冷却，过滤，洗涤，干燥得季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍，产品转化率为92%。

实施例2：

在装有温度计，回流冷凝管、搅拌磁子的四口瓶中将20g氯化螺环磷酸酯加入40ml的氯仿中，冰浴，温度控制在-10～0℃，然后加入20g硝基胍，冰浴下反应12～16h，用氢氧化钠吸收反应释放出的氯化氢气体，至无氯化氢气泡冒出，停止反应，冰浴冷却，过滤，洗涤，干燥得季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍，产品转化率为94%。

实施例3：

在装有温度计，回流冷凝管、搅拌磁子的四口瓶中将15g氯化螺环磷酸酯加入40ml的丙酮中，冰浴，温度控制在-10～0℃，然后加入20g硝基胍，冰浴下反应12～16h，用三乙胺吸收反应释放出的氯化氢气体，至无氯化氢气泡冒出，停止反应，冰浴冷却，过滤，洗涤，干燥得季戊四醇双磷酸酯缩双硝基胍，产品转化率为89%。