[发明专利]一种兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂及制备与应用

说明书

本发明属于阻燃剂材料领域，公开了一种兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂及制备与应用。所述磷系阻燃剂的结构式如式(I)所示。其制备方法为：将原料2,4‑二羟基二苯甲酮溶解在有机溶剂中，然后加入季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯，同时加入缚酸剂，在20～150℃下保温反应2～48h，反应完成后过滤或旋蒸除去有机溶剂，得到产物。本发明兼具紫外吸收和阻燃的磷酸酯阻燃剂不仅赋予材料良好的阻燃性，而且还可以赋予材料优异的光稳定性、阻燃持久性等性能。同时，该阻燃剂还具有无卤、高效、低毒、绿色环保、适用面广等特点，具有广阔的发展前景。

技术领域

本发明属于阻燃剂材料领域，具体涉及一种兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂及制备与应用。

背景技术

多功能化是聚合物添加剂一个重要的发展方向,在同一分子结构中引入不同功能性的基团，是实现多功能化的主要途径。

阻燃剂是提高聚合物阻燃性能的一类添加剂，其用量仅次于塑化剂。阻燃剂大致可分为卤系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂及无机阻燃剂。卤系阻燃剂虽然阻燃效率高，但对环境的污染较大，目前已逐渐被限制使用。无机阻燃剂，通常添加量大，对材料的物理机械性能会带来不良影响。无卤有机阻燃剂主要是以含磷、氮为主要成分的阻燃剂，这类阻燃剂因可同时克服卤系阻燃剂和无机阻燃剂的缺点，是目前阻燃剂邻域的研究热点。季戊四醇双磷酸脂二磷酰氯是一种常用的磷系阻燃剂中间体，以此为基础合成的一类阻燃剂受热时产生具有强脱水能力的磷酸和聚磷酸，促使生成成分复杂的残炭，此类残炭具有低的热导系数，能够对聚合物起到保护层的作用，从而可达到很好的阻燃效果。

紫外线吸收剂是一类能够强烈地选择性吸收高能量的紫外光，通过能量转换以热能或无害的低能辐射将能量释放或消耗的物质，是目前普遍使用的光稳定剂。常用的紫外线吸收剂主要有二苯甲酮类、水杨酸酯类、三嗪类、苯并三唑类和取代丙烯酸酯类。二苯甲酮类紫外线吸收剂是一类邻羟基二苯甲酮的衍生物，因其价格低廉，在波长290-400nm范围内的紫外吸收效果非常优良且同大多数高分子聚合物有很好的相容性，在聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、环氧树脂等材料中被广泛使用，有较大的发展前景。

发明内容

基于以上现有技术，本发明的首要目的在于提供一种兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂。本发明的磷系阻燃剂是一种既含邻羟基二苯甲酮的结构又含螺环磷酸酯结构的双功能型分子，赋予同一分子兼具紫外吸收和阻燃双功能，实现聚合物添加剂的多功能化。

本发明的另一目的在于提供上述兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂在聚酯树脂、环氧树脂、聚烯烃材料的阻燃或抗老化中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂(MFR)，所述磷系阻燃剂的结构式如下：

上述兼具紫外吸收和阻燃双功能的磷系阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

将原料2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)溶解在有机溶剂中，然后加入季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯(SPDPC)，同时加入缚酸剂，在20～150℃下保温反应2～48h，反应完成后过滤或旋蒸除去有机溶剂，得到产物。

所述季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯(SPDPC)和2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)的分子结构式如下：

优选地，所述有机溶剂为二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、乙腈、四氢呋喃、1,4-二氧六环、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上的混合溶剂；更优选为甲苯。

优选地，所述2,4-二羟基二苯甲酮和季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯加入的摩尔比为(2.0～2.5):1。