[发明专利]含肼基磷-氮-硫型抗菌阻燃剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种含肼基磷‑氮‑硫型抗菌阻燃剂及其制备方法和用途，该含肼基磷‑氮‑硫型抗菌阻燃剂的分子式为C₁₀H₂₂N₂O₄P₂S₂，结构式为：其由中间体2‑硫代‑2‑氯‑5,5‑二甲基‑1,3,2‑二氧磷杂环己烷与水合肼经过两步酰胺化反应制得。该含肼基磷‑氮‑硫型抗菌阻燃剂能作为纤维素纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维和聚烯烃纤维纺制过程的原料添加物，或作为阻燃涂层的主要功能物。该阻燃剂的分子是将抗菌性基团和阻燃元素融为一体，在具有阻燃特性的同时还具有抗菌性，有利于改善阻燃材料使用区域的环境，其制备方法简单，易于操作。

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，具体涉及一种含肼基磷-氮-硫型抗菌阻燃剂及其制备方法和用途。

背景技术

无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂一直是人们追求的目标，含卤阻燃剂由于其燃烧时释放有毒有害气体等不环保问题逐渐受到限制或被禁止使用。近年来，全球对无卤阻燃剂及阻燃材料的开发日益重视，在全球范围内掀起了研发无卤阻燃剂的热潮，并投入了巨大的人力和物力。无卤阻燃剂具有众多品种，如氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸或硼砂及磷系等主要品种，其中磷系阻燃剂的阻燃效果好、阻燃效率高，具有优良的热稳定性、不挥发性等特点，同时我国磷资源储藏较为丰富，具有较低成本等优势。

磷系阻燃剂中的磷-氮-硫型膨胀阻燃剂同时具有酸源、碳源和气源三元一体，能够在凝聚相和气相同时起阻燃作用，具有良好的阻燃效果。目前市场上磷酸酯类化合物或者磷酸铵类阻燃剂较为常见，但无卤燃剂的阻燃性能与卤系阻燃剂还有一定差距，阻燃剂性能亟待提高，另一方面随着人们生活水平的提高，人们对阻燃、抗菌等多功能阻燃剂需求日益突出，因此开发多功能，高效阻燃的抗菌阻燃剂成为人们追求的热点。

发明内容

本发明针对现有膨胀型磷氮系阻燃剂的阻燃效率低，功能单一的缺点，提供一种具有高阻燃性能同时具备抗菌功能的复合型磷氮系阻燃剂。本发明通过分子设计，将抗菌性基团和阻燃元素融为一体，提供一种高效无卤复合阻燃剂及其制备方法，方便快捷的制备纤维或涂层用膨胀型抗菌且高效的复合型阻燃剂。

一种含肼基磷-氮-硫型抗菌阻燃剂，分子式为C₁₀H₂₂N₂O₄P₂S₂，

结构式为：其命名为：二(1-(2-硫代-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己基)胺，英文名称为：2,2'-(hydrazine-1,2-diyl)bis(5,5-dimethyl-1,3,2-dioxaphosphinane 2-sulfide)，简写为DTPS。

进一步，所述肼基磷-氮-硫型抗菌阻燃剂由中间体2-硫代-2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己烷与水合肼经过两步酰胺化反应制得。优选，2-硫代-2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己烷与水合肼的物质的量的比为1:0.1-3.0。

制备含肼基磷-氮-硫型抗菌阻燃剂的酰胺化反应包括如下步骤：

1)向反应容器中加入溶剂和反应物中的一种，在-20℃～室温条件下，将反应物中的另外一种以滴加的方式加入反应容器；优选，所述反应容器中还加有缚酸剂；

所述反应物为：2-硫代-2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己烷和水合肼；

2)待滴加完成后，在0℃-80℃下继续反应2小时以上；

3)反应完成后，过滤，加入蒸馏水，再用萃取剂萃取，收集有机相干燥；去除萃取剂，得到粗产物；

4)将所述粗产物重结晶，得到磷氮系无卤阻燃剂前体；