[发明专利]一种反应型磷-氮阻燃剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应型阻燃剂，特别是涉及一种反应型磷-氮阻燃剂及其合成方法，该阻燃剂可应用于涂料、胶黏剂、塑料、橡胶、电子产品等需要阻燃领域。

背景技术

常用的高分子材料，一般氧指数较低，属于易燃材料，而高分子材料在人们的日常生活中形影不离，因此，一旦有火灾发生，高分子材料将会有助燃的危险。如何降低高分子材料的燃烧性能已成为人们日益关注的技术和社会问题。近年来，由于高分子材料易燃所导致的火灾频繁发生，给人民的生命、财产安全带来极大的威胁。目前，全世界各个国家都对高分子材料阻燃的要求提出很高的标准，也为阻燃剂的研究和发展提供了广阔的市场。

磷氮阻燃剂是一类重要的无卤阻燃剂，磷氮元素之间的协效作用赋予了磷氮阻燃剂优异的阻燃效果，目前，常用的磷氮无卤阻燃剂主要为磷酸酯类、磷酸胺盐、密胺盐、胍类，这些阻燃剂热稳定性较好，分解温度符合常用工程塑料、橡胶等高分子材料的加工温度要求，阻燃效果优异且价格低廉，因而被广泛使用。但是这些阻燃剂以物理分散的方式存在于聚合物基体中，因此，存在分散性差、易吸水、易迁移析出、阻燃效果的持续性差、对聚合物基体材料的力学性能影响较大等问题。反应型阻燃剂是一类含有特殊活性官能团的阻燃剂，能以化学键合的方式结合到高分子材料中，是基体材料具有持久的阻燃效果，而且通过化学键的作用，阻燃剂的加入对聚合物基体材料的机械性能影响较小。目前，常用的反应型阻燃剂绝大部分属于含卤阻燃剂，一些无卤反应型阻燃剂合成工艺复杂，产率较低，成本较高，这就限制了它们的使用。中国专利CN101831082A报道了一种新型的反应型无卤膨胀阻燃剂，该阻燃剂的阻燃效率较高，与聚合物基材混溶性好，但是合成方法复杂，工艺流程繁琐，这就限制了其产业化的应用。

发明内容

本发明的目的是针对目前常用的磷氮添加型阻燃剂存在的分散性差、易吸水、易迁移析出、阻燃效果的持续性差、对聚合物基体材料的力学性能影响较大等缺点及部分磷氮反应型阻燃剂合成工艺繁琐等问题而提供一种合成方法简单、后处理容易的反应型磷氮阻燃剂及其合成方法。

本发明通过下述技术方案来实现：

一种反应型磷氮阻燃剂，其分子结构为：

其中：R₁为碳原子数大于或者等于1的直链亚甲基；R₂、R₃为苯环或甲基；

所述的反应型阻燃剂的合成方法，包括如下步骤：

（1）将二胺基化合物加入盛有溶剂的反应容器中，并加入缚酸剂后，以200～300转/分钟搅拌速度分散均匀；二胺基化合物与缚酸剂的摩尔比为1-3：3；所述溶剂为甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈、石油醚、丙酮或正庚烷；所述二胺基化合物为对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、乙二胺或1，2-环己二胺；所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钾或者碳酸钾；

（2）把磷氯化合物或磷酰氯化合物滴加到所述反应容器中，滴加时间为1～3个小时，搅拌速度为300～600转/分钟，滴加完毕后，将温度调升至50℃～90℃，恒温反应5～15h；磷氯化合物或磷酰氯化合物与胺化合物摩尔比为1～3：1；所述磷氯化合物或磷酰氯化合物为二苯基氯化磷、二苯基磷酰氯、苯基二氯化磷、苯基磷酰二氯、氧氯化磷或甲基二氯化磷；

（3）将步骤（2）反应物过滤，滤饼用水反复冲洗并过滤或者用强极性溶剂溶解、析出后得到的固体在100℃～150℃干燥3～6h，得反应型磷氮阻燃剂。

进一步地，按每摩尔二胺基化合物计，所述的溶剂使用量优选为400mL～3000mL。

所述二胺基化合物与缚酸剂的摩尔比优选为1-2：3。

所述恒温反应的时间优选为5～10h。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）反应为一步反应，制备工艺简单，无复杂的后处理程序，容易实现扩大生产；

（2）反应产率较高，制备的产物纯度较高，无需繁琐的提纯工艺；

（3）产物为反应型阻燃剂，产物阻燃效率持久，对基体材料的性能影响较小。

附图说明

图1为实施例1得到的反应型磷-氮阻燃剂的红外谱图。

图2为实施例1得到的反应型磷-氮阻燃剂的热失重曲线。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是实施例并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例1