[发明专利]磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂及其制备方法和用途。该磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂的分子式为C₁₇H₂₂N₂O₅P₂S，结构式为：由前体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酰胺化反应制得中间体，再与氯代磷酸二苯酯经酰胺化反应制得。该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。该磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂在保留磷酸酯阻燃性能的同时，增加新的阻燃基团，同时引入氮源，提高了阻燃元素的含量，且多个阻燃元素会产生多元协效阻燃性，阻燃效果好，另外其制备方法简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，具体涉及一种磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂及其制备方法和用途。

背景技术

高分子聚合物材料在国民经济的不同领域中获得了越来越广泛的应用，但高分子聚合物材料，多数属于易燃材料。当今社会高分子聚合物材料的广泛应用，随之而来的是火灾的频繁发生，威胁着人们安全的同时也会造成大量的财产损失。因此聚合物材料的阻燃性能受到了高度重视，新的阻燃剂的开发也到了一个全新的高度。

传统的卤系阻燃剂因在燃烧时会产生大量有毒、有害，具有腐蚀性的气体的产生，而其发展逐渐受到限制。磷氮系膨胀型阻燃剂低烟、低毒环保的优点，使其受到广泛关注和重点研究，市场发展潜力巨大。磷氮系膨胀性阻燃剂以作为主要阻燃元素的磷元素为脱水剂，氮元素作为气源，其它含碳基团作为碳源，在燃烧过程中会在聚合物材料表面产生气体，使得体系表面形成充满不可燃烧气体的多孔致密的泡沫碳层，进一步起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用。

磷酸三苯酯类阻燃剂具有阻燃和增塑作用的纤维和聚烯烃类高分子用添加剂，常被用作纤维素树脂、乙烯基树脂、天然橡胶和合成橡胶、各种涂料、硬质聚氨脂泡沫塑料、工程塑料增塑剂和阻燃添加剂，其阻燃效率高，具有优良的力学性能保持率，透明性、柔软性和强韧性。但该阻燃剂具有环境危害性，为有毒物质，且熔点较低，本身可燃等缺点。

发明内容

本发明针对磷系阻燃剂磷酸三苯酯类阻燃剂具有较大毒性、熔点较低等问题，通过结构设计引入氮源和碳源，提供一种磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂及其制备方法和用途，该阻燃剂为具有氮、磷、硫阻燃元素三位一体的无卤膨胀型阻燃剂，该阻燃剂保留磷酸酯阻燃性能的同时，增加新的阻燃基团，同时引入氮源，可以解决磷酸三苯酯类阻燃剂有毒，易燃，阻燃效率低等问题。该阻燃剂阻燃元素含量高，阻燃元素具有多元协效阻燃性，阻燃效果好，是一种理想的可以应用于聚合物及其制品的绿色阻燃剂。

一种磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂，分子式为C₁₇H₂₂N₂O₅P₂S，结构式为：命名为：二苯基(2-(5,5-二甲基-2-硫代-1,3,2-二氧杂-2-磷杂环己烷)肼基)膦，简写为：DDSDP，英文名称为：diphenyl(2-(5,5-dimethyl-2-sulfido-1,3,2-dioxaphosphinan-2-yl)hydrazineyl)phosphonate。

进一步，由前体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酰胺化反应制得中间体，再与氯代磷酸二苯酯经酰胺化反应制得。

进一步，前体2-硫代-2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己烷与水合肼的物质的量的比为1:0.1～3.0；前体2-硫代-2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己烷与氯代磷酸二苯酯的物质的量的比为1：0.2～2。

一种磷酸二苯酯类磷氮系无卤阻燃剂的制备方法，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，所述反应容器中还含有缚酸剂和催化剂；