[发明专利]一种含磷氮阻燃单体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃材料，尤其是涉及一种含磷氮阻燃单体及其制备方法。

背景技术

高分子材料易于加工、品种多、性能优越、价格便宜，其制品广泛运用于生产、生活的各个方面。但大部分材料阻燃性能较差，危害人们的生命及财产安全。高分子制品的阻燃成为亟需解决的问题。

传统卤素阻燃剂在燃烧时生成较多的烟和释放有刺激性和腐蚀性气体，污染环境，危害人体健康。欧盟已于2006年禁止使用卤素阻燃剂。阻燃剂朝着无卤化、抑烟化、无毒气体化、协同阻燃等方向发展。

磷系阻燃剂阻燃过程中可产生如下过程，如火焰的抑制、熔滴导致的热量损失、含磷酸引起的表面阻断、酸催化炭层的累积和积炭防止炭的进一步氧化等。其分解产物和燃烧产物中腐蚀性、有毒物很少。

氮系阻燃剂燃烧时受热分解后释放出氮气、氨气、二氧化碳、深度氮氧化物等不燃性气体，这些不易燃烧气体阻断了氧的供应，同时带走大部分热量，极大地降低材料的表面温度，从而达到阻燃效果。

提高高分子材料阻燃性能，磷氮协同阻燃受到研究者的重视。中国专利CN104592300A公开了一种磷氮阻燃剂及其制备方法，该磷氮阻燃剂为添加型小分子阻燃剂，其制备过程会伴有部分副反应，致使产品纯度下降。中国专利CN104311818A公开了一种含磷、氮聚合型阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂为两官能度的含磷化合物与三官能度的含氮化合物缩聚而成，制备过程产生较多的小分子化合物。中国专利CN104262553A公开一种含磷氮阻燃嵌段共聚物及其制备方法，通过两次聚合将磷、氮元素引入阻燃剂，该方法可调节磷氮含量比。但现有的含磷氮阻燃剂，关于含磷氮阻燃单体的报道较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含磷氮阻燃单体及其制备方法。

所述含磷氮阻燃单体的化学结构式如下：

所述含磷氮阻燃单体的制备路线如下：

所述含磷氮阻燃单体的制备方法，包括以下步骤：

1)取对苯二胺加入到装有溶剂的容器中，磁力搅拌至对苯二胺溶解，加入四氯化碳和缚酸剂；将亚磷酸二乙酯用溶剂溶解，再将亚磷酸二乙酯加入容器中反应，反应液过滤后将缚酸剂盐酸盐分离，萃洗、旋转蒸发，提纯、干燥后即得反应中间体化合物；

2)将步骤1)得到的反应中间体化合物溶于溶剂中，加入缚酸剂，水浴，再加入甲基丙烯酰氯反应，过滤后将缚酸剂盐酸盐分离，萃洗、旋转蒸发，提纯、干燥后即得含磷氮阻燃单体。

在步骤1)中，所述溶剂可选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、氯仿等中的一种；所述缚酸剂可选自三乙胺、吡啶、碳酸氢钠、碳酸钾等中的一种；所述反应的时间可为10～24h；所述对苯二胺、四氯化碳、缚酸剂、亚磷酸二乙酯的摩尔比可为1∶(1～3)∶(1～3)∶(1～1.5)；所述将亚磷酸二乙酯加入容器中反应可用恒压滴液漏斗将亚磷酸二乙酯加入容器中。

在步骤2)中，所述溶剂可选自乙酸乙酯、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氯仿、甲苯等中的一种；所述缚酸剂可选自三乙胺、吡啶、碳酸氢钠、碳酸钾等中的一种；所述反应的时间可为8～16h；所述中间体化合物、缚酸剂、甲基丙烯酰氯的摩尔比可为1∶(1～3)∶(1～1.5)。

本发明所述含磷氮阻燃单体可溶于多种溶剂，选择性大，反应条件温和，无需升温反应。该单体含有磷和氮元素，通过协同阻燃作用提高高分子材料的阻燃能力。该单体为可均聚为大分子阻燃剂，可与丙烯酸类、甲基丙烯酸类、甲基丙烯酰胺类等单体共聚为大分子阻燃剂，所含的双键可与其它小分子化合物发生加成反应，拓展其使用范围。

本发明所述含磷氮阻燃单体均聚或共聚所得的大分子阻燃剂可添加到环氧树脂、聚丙烯、聚乙烯等聚合物，在提高材料的阻燃性能的同时，也可改善阻燃剂与基体相容性。

本发明的反应在室温便可进行，易于控制，操作简单。该含磷氮阻燃单体适用范围广，可均聚为大分子阻燃剂，可以与其他单体共聚为大分子阻燃剂，可作为反应物进行双键的加成反应。可用于聚烯烃类和环氧树脂材料的阻燃。

附图说明

图1为实施例1所得到的含磷氮阻燃单体的¹H NMR核磁谱图。

图2为实施例1所得到的含磷氮阻燃单体的³¹P NMR核磁谱图。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明作进一步的说明。

实施例1