[发明专利]含磷三嗪环盐化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开的含磷三嗪环盐化合物是将含磷有机酸与三嗪环类化合物加入乙醇或/和水中经一步反应而成，其结构通式如下：由于本发明提供的含磷三嗪环盐化合物是一类离子化化合物，不仅具有阻燃效率高，在高分子材料中分散性好，分布均匀，不团聚，与高分子材料的相容性好等优点，而且当用于高分子材料阻燃，尤其是环氧树脂和聚氨酯泡沫时，添加量少，阻燃效果好，对基材的力学性能不仅没有影响，反而有所提升；其反应过程简单快捷，易于控制，产率高，能耗低，无副产物，有利于环境保护和实现工业化生产。

技术领域

本发明属于含磷阻燃化合物及其制备和应用技术领域，具体涉及一种含磷三嗪环盐化合物及其制备方法和应用。

背景技术

如今，阻燃剂已成为仅次于增塑剂在合成材料用量最大的助剂。随着社会的进步，以及人们对安全和环保意识的提高，传统卤系阻燃剂由于其制品燃烧时会产生大量的有毒有害气体，对人体和环境造成严重的影响而逐渐被禁止使用。而后出现的无卤阻燃剂则由于对环境友好等特点而得以被广泛应用，如含氮、含磷类化合物阻燃剂就由于拥有低烟、低毒、良好的阻燃性、分散性和相容性，而被广泛应用于高分子材料的阻燃。虽然如此，但一方面大多数含氮、含磷类化合物存在阻燃效率低，添加量大，从而导致高分子材料的力学性能破坏较严重，另一方面由于这些含氮、含磷类化合物都是共价键连接，因而其制备过程往往都比较复杂，不利于工业化生产。

如CN 101092503A公开了一种用于环氧树脂中的以季戊四醇、三氯氧磷以及三聚氰胺为原料制备的磷酸酯双三聚氰胺盐，该磷酸酯双三聚氰胺盐不仅制备过程繁琐，副产物较多，制备过程所用到的有机溶剂较多，毒性都较大，不利于环境保护和工业化生产，而且阻燃效率低，使用时其还需要与有机改性蒙脱土进行复配，添加量也大，如在环氧树脂中的复配添加量为20wt％时，其极限氧指数只能达到28％，垂直燃烧测试达到V-1级，只有当复配添加量为40wt％，其极限氧指数才能达到32％，垂直燃烧测试才能达到V-0级。如此大的添加量，无疑会极大的影响环氧树脂的力学性能，但该专利申请只给出了所制备的复合材料的热机械性能——储能模量，却没有给出其常规的诸如弯曲强度、冲击强度等力学性能，有可能是因为这些性能指标不理想，所以没有提及。

又如CN 101805620A公开了一种用于聚氨酯软质泡沫中的聚合型含磷阻燃剂，该含磷阻燃剂不仅制备过程复杂，且阻燃效率低，添加量较大，其在用于软质聚氨酯泡沫中的添加量要达到12wt％时，垂直燃烧测试才可达到V-0级，且还使其力学性能均有下降，拉伸强度由78kpa下降到72kpa，断裂伸长率由150％下降到132％(见其说明书表8)。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含磷三嗪环盐化合物及其制备方法和应用，该化合物阻燃性能好，添加量少，对高分子基材力学性能不仅没有影响，反而还有所提高，同时制备工艺简单。

本发明提供的含磷三嗪环盐化合物，该化合物为以下结构通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ中的任一种：

式中R₁、R₂和R₃为羟基或者氨基，且同一结构通式的R₁、R₂和R₃中至少有一个为氨基。

本发明提供的制备含磷三嗪环盐化合物的方法，该方法是先将含磷有机酸加入过量的极性溶剂中，在室温下边搅拌边加入等摩尔量的三嗪环类化合物至混合均匀，然后在70～90℃反应1～8h，反应结束后冷却至室温，再过滤除去溶剂，烘干即可。

以上制备方法中所述的含磷有机酸为二苯基次磷酸、磷酸二苯酯、苯基膦酸单苯酯或磷酸二甲苯酯中的任一种。

以上制备方法中所述的三嗪环类化合物为三聚氰胺、2-氨基-4,6-二羟基均三嗪或4,6-二氨基-2羟基-1,3,5-三嗪中的任一种。

以上制备方法中所述的极性溶剂为乙醇和水中的至少一种，优选乙醇和水的混合溶剂。