[发明专利]一类氮磷卤素三系阻燃剂、其制备方法及制备的阻燃材料

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其是阻燃材料科学技术领域，具体为一类氮磷卤素三系阻燃剂、其制备方法及制备的阻燃材料。

背景技术

塑料因其具有用途广、成型性好、价格便宜等优点，自其产生以来，深受人们的喜爱。然而，塑料以及由其制成的物品，在空气中易燃，给人们的生产和生活带来便利和巨大利益的同时，也使人们面临新的火灾威胁。为了减少和阻止火灾的发生，各国都在大力推广应用阻燃材料，并在提高防火安全性方面，取得了明显的效果。人们已经发明了大量的阻燃材料，如阻燃通用塑料、工程涂料、热固性阻燃塑料等。在我国，阻燃剂已经发展成为仅次于增塑剂的第二大高分子材料改性添加剂，其目前年生产量在15-17万t之间，年消费量20万t左右。不足部分主要从美国和以色列进口，进口的主要品种为有机溴及磷-卤系阻燃剂。

卤系阻燃剂阻燃效率高，适用面广，耐热性好，水解稳定性优异，能够满足各种高聚物加工工艺及阻燃产品的使用要求，且原料来源充足。卤系阻燃剂的分解温度多在200-300℃左右，与各种高聚物的分解温度相匹配，因此，卤系阻燃剂能在最佳时刻，于气相和凝聚相同时，起到阻止燃烧的作用，能够大大提高其阻燃效率。尽管存在环境方面的压力，卤系阻燃剂，尤其是溴系阻燃剂，仍以无与伦比的高阻燃效率，短期内必然还会是阻燃剂的主流，目前国内外最新开发的有机阻燃剂仍大都以溴系为主。

已有研究表明，磷和卤素（溴或氯）并用时，可减少阻燃体系的总添加量。进一步研究表明，磷、卤素两种元素在同一分子中，比不在同一分子中具有更好的阻燃效用，这一发现引起了阻燃研究领域的广泛重视，由于卤素和磷的协同效应，磷在凝聚相抑制了裂解反应，卤素在气相抑制了燃烧，故其阻燃效果好。

目前，大多数阻燃剂为氮-磷系、磷-卤系和其他二元系阻燃剂，对于三元系阻燃剂的研究很少，中国专利CN91108857.1公开了复合磷酸盐，要求组合物中磷含量至少70％才有阻燃效果；中国专利CN89105250.X公开了磷-氮-卤缩合型纤维材料阻燃剂，但其制备过程中，需要严格控制反应温度，且反应条件苛刻。

因此，开发新型高效且具有协同作用的阻燃剂，有着不可替代的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的在于：解决现有的阻燃剂存在磷含量过高或反应条件苛刻的问题，提供一类氮磷卤素三系阻燃剂、其制备方法及制备的阻燃材料，以改变当前二元系阻燃剂较多，而三元系阻燃剂较少的局面。本发明提供的三系阻燃剂为O,O'-二（卤代芳基）二硫代磷酸铵盐，其具有良好的阻燃效果，且制备的阻燃材料具有良好的阻燃性能，同时，本发明也为O,O'-二烃基二硫代磷酸盐类化合物拓展了新的应用领域。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一类氮磷卤素三系阻燃剂，其特征在于，所述三系阻燃剂为O,O'-二（卤代芳基）二硫代磷酸铵盐，所述铵盐为二乙铵盐。

作为优选，所述三系阻燃剂为O,O'-二（溴代芳基）二硫代磷酸铵盐、O,O'-二（氯代芳基）二硫代磷酸铵盐中的一种，所述O,O'-二（溴代芳基）二硫代磷酸铵盐中C原子总数小于30，所述O,O'-二（氯代芳基）二硫代磷酸铵盐中C原子总数小于30。

所述O,O'-二（溴代芳基）二硫代磷酸铵盐中，溴代芳基为对溴芳基、2,4-二溴芳基、2,6-二溴芳基、2,4,6-三溴芳基中的一种。

所述O,O'-二（氯代芳基）二硫代磷酸铵盐中，氯代芳基为对氯芳基、2,4-二氯芳基、2,6-二氯芳基、2,4,6-三氯芳基中的一种。

前述氮磷卤素三系阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将0.37-0.45mol原料加入到含有0.08-0.12molP₂S₅的80-100ml甲苯中，在70-90℃之间反应0.5-0.8h,升温至回流，回流至固体消失，冷却至室温，过滤，取滤液，向滤液中加入22-26ml二乙胺，滤液中大量白色固体析出，再将滤液减压过滤，过滤后得固态物质；

（2）将固态物质依次用甲醇和无水乙醚洗涤，再用甲醇重结晶，干燥后即得产品；

所述原料为对溴苯酚、2,4-二溴苯酚、2,6-二溴苯酚、2,4,6-三溴苯酚、对氯苯酚、2,4-二氯苯酚、2,6-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚中的一种或多种。

采用前述氮磷卤素三系阻燃剂制备的阻燃材料，包括如下重量百分比的组分：

阻燃剂：10％-40％；

润滑剂：0.5％-2％；

基材：余量。