[发明专利]一种提高聚合型磷氮膨胀阻燃剂产率和聚合度的方法

说明书

本发明涉及一种提高聚合型磷氮膨胀阻燃剂产率和聚合度的方法，属于聚合型阻燃剂的制备技术领域。常温下将三氯氧磷、季戊四醇和催化剂AlCl₃均匀混合，得到粗中间体季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯(SPDPC)；将步骤一得到的高纯度的SPDPC、4,4‑二氨基二苯砜和缚酸剂加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀后，分两阶段升温反应，得到高聚合型磷氮膨胀阻燃剂。在本发明的合成工艺中，反应物同时作为反应溶剂，减少了溶剂的使用量，大大简化了后处理工序，同时对产物进行了反沉淀和重结晶的操作，得到的产物纯度高。

技术领域

本发明涉及一种提高聚合型磷氮膨胀阻燃剂产率和聚合度的方法，属于聚合型阻燃剂的制备技术领域。

背景技术

20世纪80年代以来，随着对高分子材料安全应用的需求，阻燃剂已成为高分子材料阻燃改性的重要助剂之一。在现有阻燃剂中，传统的卤系阻燃剂虽然阻燃效率高、对基体材料的固有性能影响小，但其在热分解和燃烧过程中会产生大量烟尘、腐蚀性气体及一些有毒物质，对人类健康带来了严重影响，同时还会造成一定的环境污染。因此，卤系阻燃剂被无卤的绿色阻燃剂替代是今后的发展趋势。

含有P-N结构的聚磷酰胺类阻燃剂集酸源、碳源、气源于一体，具有优良的热稳定性、成炭性能，与基体相容性较好，是一类环保的高效阻燃剂，发展前景良好。但在现阶段，此类化合物或是价格昂贵，或是制造及加工工艺复杂，其应用相当受限。此类阻燃剂的研究还相对较少，应用范围有待进一步拓展。

中国专利一种含磷、氮反应型环氧树脂阻燃固化剂及其制备方法(CN104817685A)报道了一种含磷、氮的膨胀型阻燃剂及其制备方法。所制备的化合物具有较高的热稳定性、膨胀性和成炭率，可作为阻燃添加剂用于多种聚合物中，以提高聚合物的阻燃性能。但其合成的化合物聚合度低，不能达到预期的使用效果，另外，产率很低。在合成过程中使用了大量有机溶剂，使得到的产物纯度低，对合成产物的提纯过程过于复杂。由于其使用的三氯氧磷量太大，会严重腐蚀合成设备，甚至危害人体健康和污染环境。此外，上述专利没有对合成产物进行结构表征，欠缺说服力。因此，亟需提出一种改进的合成工艺以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的不足，提供一种提高聚合型磷氮膨胀阻燃剂产率和聚合度的方法。该方法安全可靠，制得的中间体纯度高，合成的聚合型磷氮膨胀阻燃剂产率高、聚合度高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种提高聚合型磷氮膨胀阻燃剂产率和聚合度的方法，具体步骤如下：

步骤一、在惰性气氛下，常温下将三氯氧磷(POCl₃)、季戊四醇(PER)和催化剂AlCl₃均匀混合，加温至40～80℃；直至反应完全，即无氯化氢气体出现；再通过减压蒸馏回收多余的三氯氧磷(POCl₃)，得到粗中间体季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯(SPDPC)；将SPDPC经抽滤洗涤、重结晶、干燥得到高纯度的SPDPC；所述三氯氧磷(POCl₃)与季戊四醇(PER)的摩尔比为(3～6)：1；所述AlCl₃与季戊四醇(PER)的摩尔比为(0.03～0.07)：1。

步骤二、在惰性气氛下，将步骤一得到的高纯度的SPDPC、4,4-二氨基二苯砜(DDS)和缚酸剂加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀后，分两阶段升温反应；首先从室温升温至40～50℃反应1～4h，然后再升温至60～80℃直至反应完全，即无氯化氢气体出现；通过减压蒸馏除去多余的有机溶剂，得到聚(4,4'-二氨基二苯砜螺环季戊四醇二膦酸酯)(PCS)膨胀型阻燃剂粗品；粗品经多次抽滤洗涤、反沉淀提纯以及烘干后得到高聚合型磷氮膨胀阻燃剂；所述4,4'-二氨基二苯砜(DDS)和季戊四醇(PER)的摩尔比为(0.5～1.5):1；所述缚酸剂和4,4'-二氨基二苯砜(DDS)的摩尔比为(1～2.5):1。

所述高聚合型磷氮膨胀阻燃剂结构式如下：