[发明专利]阻燃剂三聚O;O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种阻燃剂三聚O，O‑2‑螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：制备方法为：在有机溶剂中控制六氯环三磷腈、季戊四醇和苯基硫代膦酰二氯摩尔比为1∶3∶3，于100℃～130℃反应8～11小时，至无氯化氢产生，经纯化处理，得淡黄色固体三聚O，O‑2‑螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈。本发明化合物是优良的无卤磷、氮、硫三元素协同阻燃剂，可用于聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂和不饱和树脂等的阻燃，其工艺简单，设备投资少，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物及其制备方法，该化合物含有磷、氮、硫三重阻燃元素，可用作聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、不饱和树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃剂。

背景技术

随着科学技术的进步，有机合成高分子材料在社会各领域得到了广泛应用，然而高分子材料是一种易燃材料，燃烧发热量大，火焰极易传播，应用中存在很大的火灾隐患。因此，人们对高分子材料的阻燃性能提出了越来越高的要求。随着国际日益严格的阻燃立法、行业指令的相继出台以及环保意识的增强，对新型，高效，环保型阻燃剂的需求更加迫切。磷氮系协同阻燃剂，具有无卤，低毒，分解温度高等特点。因此，磷氮系阻燃剂在阻燃材料研究中越来越受到重视。

本发明公开的阻燃剂三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物属多磷多氮多硫结构，磷、硫含量高，还有氮元素，三元素协同阻燃效能高。该产品结构对称性好，芳性稳定，分解温度高，与高分子材料相容性好，能适应材料的高温加工，且原料廉价易得，应用范围广，市场开发前景很大。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种阻燃剂三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物，其物化性能稳定，无毒，阻燃效能高，与高分子材料相容性好，可克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种阻燃剂三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

本发明的另一目的在于提出一种阻燃剂三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物的制备方法，其工艺简单，易于规模化生产，且原料廉价易得，设备投资少，成本低廉，该方法为：

将季戊四醇分散溶解于有机溶剂中，再分三批加入六氯环三磷腈，控制六氯环三磷腈和季戊四醇摩尔比为1∶3，升温至90℃反应4h，至无氯化氢放出；降低温度至30℃，滴加与季戊四醇等摩尔量的苯基硫代膦酰二氯，滴加过程控制温度不高于45℃，滴完后，升温至100℃～130℃，反应8～11小时，至无氯化氢产生；降温至30℃以下，减压蒸馏出有机溶剂(回收利用)，再加入相对产物理论质量克数2～3倍体积毫升数的蒸馏水，搅拌使其固体产品分散于水中，过滤抽干，滤饼真空干燥，得淡黄色固体三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈。

如上所述的有机溶剂为二氧六环、甲苯、乙二醇二乙醚和氯苯，其有机溶剂的体积毫升数与六氯环三磷腈和季戊四醇的质量克数总和之比是3∶1～5∶1。

本发明的三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈为淡黄色固体，分解温度为365±2℃，产率为89.6％～94.6％，可用作聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯、不饱和树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃剂。该阻燃剂三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物的制备原理如下式所示：

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

①本发明阻燃剂三聚O，O-2-螺环苯基硫代膦酸二酯丙撑磷腈化合物结构新颖，磷含量为17.8％，氮含量为4.1％，硫含量为18.3％，阻燃元素总含量高达 40.2％。结构对称好，稳定性高，能适用于多种工程塑料的高温加工，氮、磷、硫三元素协同阻燃效能高，具有很好的增塑性；