[发明专利]三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物及其制备方法，具体涉及一种1，4-二硫代-2，6，7-三氧杂-1，4-二磷杂双环[2.2.2]辛烷化合物及其制备方法，该化合物适合用作聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚烯烃等材料的阻燃剂。

背景技术

随着高分子材料的广泛使用，阻燃剂经过几十年的快速发展，由于人们安全环保意识的增强，对阻燃剂也越来越提出了更高的要求，从广泛使用卤系阻燃剂，已发展为对阻燃剂无卤化的强烈呼吁。由此，开发高性能的对人类无毒无害的环保型阻燃剂是当前阻燃科学研究的重点。由于有机膦系阻燃剂含有C-P键，化学稳定性增强，受热分解时能在凝聚相和气相同时发挥作用延缓材料的燃烧与火焰的传播，且燃烧时不释放有毒气体，越来越受人们的青睐，目前有机膦系阻燃剂的研究开发已成为最具有发展前景的方向之一。

本发明公开了一种磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物及其制备方法。本发明产品为笼状结构，具有含磷量高、稳定性好、分解温度高、磷硫协同阻燃效果优良，与材料相容性好等优点。分子中的有机膦键(P-C键)会给化合物带来稳定性，膦环上两个硫元素的引入使阻燃效能更高。因此，本发明阻燃剂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磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物，其阻燃效能高，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：

一种磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物，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磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物的制备方法，该方法为一步反应，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℃，将等摩尔的三氯硫磷和三羟甲基硫化膦充分混合均匀，升温至65℃开始明显放出氯化氢，升温至100℃保温3h，再升温至120-160℃反应8-12h，至无氯化氢产生，再真空使氯化氢排尽，降温至10℃以下，经纯化处理，得产品三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯。

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硫化膦，搅拌下，于20℃，滴加与三羟甲基硫化膦相同摩尔的三氯硫磷，充分混合均匀，而后升温至65℃开始明显放出氯化氢，升温至100℃保温3h，再升温至120-160℃反应6-10h，至无氯化氢产生，减压蒸馏除去有机溶剂，降温至10℃以下，经纯化处理，得产品三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯。

如上所述的有机溶剂为二乙二醇二甲醚、苯甲醚、二甲苯或乙二醇二乙醚，其用量体积毫升数为三羟甲基硫化膦质量克数的2-5倍。

如上所述纯化处理为加入理论产品质量克数2-3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，产品固体分散于水中，过滤，冰水淋洗、抽干、真空干燥。

本发明磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯为淡黄色固体，产品收率为72.8％-91.7％，熔点：155±2℃，分解温度：292±5℃。其适合用作聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚烯烃等材料的阻燃剂，该磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷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本发明磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物阻燃元素含量高，其中含磷量达28.7％，含硫量达到29.6％，总有效阻燃元素量高达58.3％，磷硫协同阻燃效能高，其笼环结构对称性好，产品稳定，分解温度高。

②本发明磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯化合物使用的原料三羟甲基硫化膦本身就是一种优良的反应型有机膦阻燃剂，与三氯硫磷反应，又提高了磷的含量，还引入了阻燃元素硫和多酯结构，赋予产品与材料具有较好的相容性。

③本发明磷硫协同阻燃剂三羟甲基硫化膦笼状硫代磷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，成本低，易于规模化转化和生产。

附图说明

为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。

1、三羟甲基硫化膦笼状硫代磷酸酯的红外光谱图，详见说明书附图图1；