[发明专利]一种应用于聚氨酯材料的反应型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明属于阻燃高分子材料领域，涉及一种应用于聚氨酯材料的反应型阻燃剂及其制备方法。所述阻燃剂为含有溴、磷和氮三种阻燃元素的四溴邻苯二甲酸（2‑羟乙基膦酸二乙酯亚甲基）胺基单‑2‑乙酯，具体制备步骤为，首先向反应容器中加入反应物四溴苯酐、N,N‑二（2‑羟乙基）氨基亚甲基膦酸二乙酯和溶剂；搅拌至四溴苯酐完全溶解，在搅拌条件下升温至60‑120℃，反应2‑12小时，合成TBPAHM；反应结束后，降温至50℃以下，过滤，蒸馏回收溶剂，得到粘稠状的TBPAHM。本发明合成工艺简单、产物只需要过滤，蒸馏回收溶剂，即可直接使用，适合工业化生产，且在聚氨酯泡沫材料中应用具有较好的阻燃效果。

技术领域

本发明属于阻燃高分子材料领域，涉及一种应用于聚氨酯材料的反应型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

聚氨酯（PU）材料包括硬质泡沫材料、软质泡沫材料、人造革、弹性体和涂料，广泛应用于建筑材料外墙保温、家电、家具和车辆装饰等领域。PU材料，尤其是PU泡沫塑料分子链碳氢比例较高、比表面积大、气体渗透性好，燃烧时会加快燃烧速度和质量的散失，其极限氧指数(LOI)在16%-18%之间，属于易燃材料，并且在燃烧过程中放出HCN、CO等有毒气体。因此，开展聚氨酯材料，尤其是聚氨酯泡沫材料的阻燃技术研究具有十分重要的现实意义。

聚氨酯材料所用的阻燃剂分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两大类。添加型阻燃剂因为良好的阻燃效果和相对简单的生产工艺已被大量应用于聚氨酯阻燃的实际生产中，但其添加量较大、易析出和产品性能下降等问题制约其进一步的应用。反应型阻燃剂因在聚氨酯原料异氰酸酯和聚醚多元醇中引入磷、卤等阻燃元素，使聚氨酯复合材料具有较好的阻燃性能和力学性能。专利文献公开的反应型阻燃剂多为单一阻燃元素，如CN101899160A一种低聚磷酸酯多元醇的制备方法，CN105175702A一种用于制备聚氨酯的二元醇的制备方法和应用，CN103965432A一种无卤含磷阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料及其制备方法，CN104592549A一种含磷反应型阻燃剂、合成方法及其应用，CN103429646A用于软质聚氨酯泡沫的反应性阻燃剂共混物等；也有少量含有两种阻燃元素的反应型阻燃剂，如CN103382393A一类含氮、磷液态反应型阻燃剂及其制备方法，CN105175737A一种用于阻燃聚氨酯泡沫塑料的协效多元醇的制备方法，CN105175710A一种制备聚氨酯的多元协同阻燃聚合物多元醇的制备方法和应用。阻燃元素单一，对聚氨酯泡沫塑料的阻燃效果有限，复合阻燃剂多种阻燃元素协同作用无从发挥，而同时含有多种阻燃元素的反应型阻燃剂很少报道。

发明内容

本发明设计了并合成了一种反应型阻燃剂四溴邻苯二甲酸（2-羟乙基膦酸二乙酯亚甲基）胺基单-2-乙酯（TBPAHM），该阻燃剂同时包含了溴、氮、磷三种阻燃元素，在聚氨酯泡沫材料中应用具有较好的阻燃效果。

为实现本发明目的，技术方案如下：

一种应用于聚氨酯材料的反应型阻燃剂，所述阻燃剂为含有溴、磷和氮三种阻燃元素的四溴邻苯二甲酸（2-羟乙基膦酸二乙酯亚甲基）胺基单-2-乙酯，所述四溴邻苯二甲酸（2-羟乙基膦酸二乙酯亚甲基）胺基单-2-乙酯的化学式为：

。

一种应用于聚氨酯材料的反应型阻燃剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）向反应容器中加入反应物四溴苯酐、N,N-二（2-羟乙基）氨基亚甲基膦酸二乙酯（FRC-6）和溶剂；搅拌至四溴苯酐完全溶解，在搅拌条件下升温至60-120℃，反应2-12小时，合成四溴邻苯二甲酸（2-羟乙基膦酸二乙酯亚甲基）胺基单-2-乙酯；

（2）反应结束后，降温至50℃以下，过滤，蒸馏回收甲苯，得到粘稠状的四溴邻苯二甲酸（2-羟乙基膦酸二乙酯亚甲基）胺基单-2-乙酯产品。

所述反应物四溴苯酐：N,N-二（2-羟乙基）氨基亚甲基膦酸二乙酯（FRC-6）的质量比为3.6:1-0.9:1。