[发明专利]一种高纯度双环膦酸酯的合成及纯化方法

说明书

一种高纯度双环膦酸酯的合成及纯化方法，涉及一种双环膦酸酯的合成及纯化方法。本发明的目的是要解决现有环状膦酸酯合成方法目标产物纯度低，热稳定性差，整理成织物后阻燃效果不好的问题。方法：一、在氮气保护下，将甲基膦酸二甲酯、三羟甲基丙烷和离子液体[Bmim]BF₄搅拌15min～25min后形成混合液，持续通入氮气并加热至140℃～170℃，继续搅拌并恒温蒸馏14h～30h，得到浅黄色溶液；二、对浅黄色溶液进行气相色谱分析，然后进行柱色谱分离，再经洗脱剂洗脱，利用气相色谱法检测洗脱剂组成，将含目标产物的洗脱剂在0.065MPa～0.09MPa的真空度和60℃～80℃的温度条件下旋蒸除去洗脱剂，得到目标产物双环膦酸酯。本发明可获得一种高纯度双环膦酸酯的合成及纯化方法。

技术领域

本发明涉及一种双环膦酸酯的合成及纯化方法。

背景技术

膦酸酯作为阻燃剂的一种，相比于传统的卤素阻燃剂，不仅具有低毒性和不污染环境的特点，并且成本低廉。虽然早有国外文献用双环亚膦酸酯和甲基膦酸二甲酯在N₂条件下，用两步法合成环状膦酸酯，但是反应步骤较多，反应时间在30h以上，且反应温度较高，需要花费大量的时间和热量。也有一些国内学者用离子液体催化乙基双环亚膦酸酯和DMMP在185℃下使用两步法合成环状膦酸酯，但操作繁琐且成本较高。

近年来，有国内学者提出用一步法合成环状膦酸酯，但缺少有效的提纯方法，因此获得目标产物纯度也不高，热稳定性差，进而影响环状膦酸酯作为阻燃剂整理成织物后最终的阻燃效果。

发明内容

本发明的目的是要解决现有环状膦酸酯合成方法目标产物纯度低，热稳定性差，整理成织物后阻燃效果不好的问题，而提供一种高纯度双环膦酸酯的合成及纯化方法。

一种高纯度双环膦酸酯的合成及纯化方法，是按以下步骤完成的：

在氮气保护下，将甲基膦酸二甲酯、三羟甲基丙烷和离子液体[Bmim]BF₄加入到反应容器中，搅拌15min～25min后形成混合液，持续通入氮气并加热至140℃～170℃，继续搅拌并恒温蒸馏14h～30h，利用气相色谱法跟踪反应至甲基膦酸二甲酯耗尽后终止反应，得到浅黄色溶液，对所述的浅黄色溶液进行气相色谱分析，然后进行柱色谱分离，再经洗脱剂洗脱，利用气相色谱法检测洗脱后的洗脱剂组成，将含目标产物的洗脱剂在0.065MPa～0.09MPa的真空度和60℃～80℃的温度条件下，旋蒸除去洗脱剂，得到目标产物双环膦酸酯，所述双环膦酸酯的纯度＞90％；

所述的甲基膦酸二甲酯和三羟甲基丙烷的物质的量比为1～2∶1，所述的离子液体[Bmim]BF4与甲基膦酸二甲酯和三羟甲基丙烷的总质量比为0.005～0.015：1。

所述的柱色谱分离采用的固定相为硅胶，所述的洗脱剂为含有乙酸乙酯、冰醋酸和蒸馏水的混合物，所述的乙酸乙酯、冰醋酸和蒸馏水的比为3:5:1。

合成双环膦酸酯的反应方程式为：

本发明的优点：

本发明纯化后的高纯度双环膦酸酯，集酸源和炭源于一身，其本身在燃烧过程中能够很好的脱水成炭。双环膦酸酯具有双环结构，化学性质稳定，并且经纯化手段处理后，经气相色谱法检测结果显示，纯度达到90％以上，使其热稳定性更加出色。根据国标GB/T5455-1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》的标准进行垂直燃烧测试，高纯度双环膦酸酯整理成织物后的续燃时间和阴燃时间均为0s，损毁炭长为6.0cm，阻燃等级达到B₁级，LOI值可达36％，撕破强力保留率在84％左右，且对织物的手感影响较小。与传统低纯度环状膦酸酯阻燃剂B₃等级的阻燃性能相比，高纯度双环膦酸酯阻燃剂的阻燃性能更高效、可靠。