[发明专利]羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物及其制备方法，具体涉及一种1-硫代-1-苯基-4-羟甲基-2，6-二氧杂-1，4-二磷杂环己烷化合物及其制备方法，该化合物适合用作不饱和树脂、聚乙烯醇、环氧树脂等的阻燃剂；用于聚氨酯为添加反应型阻燃剂；也可作为有机合成中间体。

背景技术

阻燃剂是一种阻止材料被引燃和抑制火焰传播的助剂，对易燃高分子材料作阻燃改性，已经被广泛地应用于塑料、橡胶、纤维、涂料等合成高分子材料中。常用的阻燃剂按其所含的阻燃元素，可分为卤系、磷系、铝-镁系、硼系等。其中磷系特别是有机膦系阻燃剂，它不仅克服了卤系阻燃剂燃烧时放出有毒及腐蚀性气体的缺陷，同时也改善了无机阻燃剂添加量大易影响材料物理机械性能的缺点，其阻燃性能高、耐水、耐溶剂抽出，加工性能好，因此，在阻燃材料中的应用将越来越广泛。

本发明公开了一种有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物及其制备方法，本发明阻燃剂为环状结构，具有含磷量高、稳定性好、阻燃效能高、与材料相容性好等优点，又引入了阻燃元素硫，磷硫协同阻燃效果更好。分子中的有机膦键会给化合物带来稳定性，同时，该结构中还含有一个活性羟基官能团，在某些方面能作为反应型阻燃剂与高分子材料结合成为本体阻燃材料。本发明制备方法为一步反应，工艺简单，设备投资少，有非常好的发展前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物，其阻燃效能高，用途广泛，可克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种有机膦阻燃剂羟甲基膦酰杂环状苯基硫代膦酸酯化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

本发明的另一目的在于提出一种有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物的制备方法，其工艺简单，设备投资少，易于规模化生产，该方法为：

在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管和氯化氢吸收装置的反应器中，氮气保护下，于20℃，将等摩尔的三羟甲基膦与苯基硫代膦酰二氯充分混合均匀，升温至65℃开始明显放出氯化氢，升温至90℃保温3h，再升温至120-160℃反应5-10h，至无氯化氢产生，再真空使氯化氢排尽，降温至20℃以下，经纯化处理，得产品羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯。

该方法还可为：

在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管和氯化氢吸收装置的反应器中，氮气保护下，加入有机溶剂和三羟甲基膦，搅拌下，于20℃，滴加与三羟甲基膦相同摩尔的苯基硫代膦酰二氯，充分混合均匀，而后升温至65℃开始明显放出氯化氢，升温至90℃保温3h，再升温至120-160℃，保温反应5-10h，至无氯化氢产生，减压蒸馏除去有机溶剂，降温至20℃以下，经纯化处理，得产品羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯。

如上所述的有机溶剂为乙二醇二乙醚、苯甲醚、二甲苯或氯苯，其用量体积毫升数为三羟甲基膦质量克数的2-5倍。

如上所述的纯化处理为加入产品理论质量克数1-2倍体积毫升数的冰水，搅拌下，滴加5％的碳酸钠溶液，使反应体系pH＝7，静置分层，分出下层料液，减压蒸馏除去物料中少量的水。

本发明有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯为无色粘性液体，产品收率为77.4％-88.7％，折光率：n_D²⁰＝1.4924，密度(25℃)：1.656g/cm³，分解温度：211±5℃。其适合用作不饱和树脂、聚乙烯醇、环氧树脂等的阻燃剂，用于聚氨酯为添加反应型阻燃剂，也可作为有机合成中间体，该有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯的制备工艺原理如下式所示：

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

①本发明有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物含磷量达23.7％，含硫量达到12.2％，总有效阻燃元素量高达35.9％，磷硫协同阻燃效能高，产品稳定，分解温度高，并且与高分子材料的相容性好。

②本发明有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物结构中含有一个活性羟基官能团，能作为反应型阻燃剂与一些高分子材料结合成为本体阻燃材料，赋予材料相对永久性的阻燃性能。

③本发明有机膦阻燃剂羟甲基膦杂环状苯基硫代膦酸酯化合物的制备方法为一步反应，工艺简单，设备投资少，操作方便，易于规模化转化和生产。

附图说明