[发明专利]含烷氧基的环三磷腈衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了含烷氧基环三磷腈衍生物及其制备方法，并将其应用到聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、环氧树脂(EP)等的多功能整理剂，属于阻燃技术领域。本发明以烷醇为原料，使其与六氯环三磷腈(HCCP)发生亲核取代反应，合成了一类具有烷氧基的环三磷腈衍生物。本发明所制备的含烷氧基的环三磷腈衍生物阻燃剂热稳定性好，且在添加量较少时即可达到较好的阻燃效果。烷氧基环三磷腈衍生物还具有无毒、环保的优势，可用于生物基材的阻燃。

技术领域

本发明属于一种新型磷氮系添加型阻燃剂技术领域。涉及到含烷氧基环三磷腈及其制备方法，并将其应用于制备纺织品以及涂料、聚酯材料和特种工程塑料及仿生材料等的多功能整理剂或添加剂。

背景技术

我国是有机材料生产大国和使用大国，每年因有机材料燃烧引发的火灾导致的人身财产损失严重，且大部分有机材料受热或燃烧时易释放大量有毒气体，并不适合作为多次加热的食品包装和生物亲和材料使用，更不利于因有机材料燃烧引发的火灾事故现场人员逃生。一直以来，国内外都非常重视对环保安全的阻燃型生物亲和材料的研究和产品开发，目前仅有少量的价格昂贵的高端阻燃剂可以应用到高级生物亲和型材料中去，鉴于其高昂的价格和功能限制并未广泛应用。因此对具有环保，安全，无毒，高效的生物亲和型功能阻燃剂的研究和开发，仍然是目前阻燃剂的重要研究方向之一。

目前，我国所用的阻燃剂主要包括卤系和磷系，其中磷系阻燃剂具有阻燃、隔热、隔氧的功能，且产生烟量少，也不易形成有毒有害气体，能适应各种环境要求。磷腈类阻燃剂是一种阻燃效果优良的含磷阻燃剂，由于高含量的磷氮而具有优异的阻燃性能，通过对其磷腈单体上的磷的活性位点的修饰，可以改造成多种含羟基、氨基、卤素以及炭羰基等官能团的磷腈系列阻燃剂，并广泛适用于各种不同性能的材料。磷腈系列阻燃剂一般不需要添加其他辅助阻燃剂，同时，热稳定性好，无毒，发烟量小，具有自熄性，被公认为是今后阻燃剂的发展方向之一。

磷腈系列阻燃剂种类很多，由于其低廉的价格、良好的材料亲和性能和其灵活的使用方法，其应用领域也相当广泛。其品种有水溶性和油溶性，适用于多种场合使用，既可以用于棉、麻、丝等多种天然纤维，又可以应用于聚酯等合成材料，还可以应用于航空材料。然而将其应用于有机合成材料，生物亲和材料，同时具有加热无毒，不易分解等特性的安全阻燃剂尚未见报道。

发明内容

为克服现有技术存在的不足，本发明的主要目的是提供一种磷氮协效阻燃剂，其通过将环三磷腈与含烷氧基的化合物反应，制得一种含烷氧基的环三磷腈衍生物，其具有良好的阻燃性能。

本发明的另一目的在于提供一种含有烷氧基的环三磷腈衍生物，其无毒性气体释放，是一种稳定高效、环保的高级阻燃剂。

本发明具体采用如下技术方案：

一种高纯度六烷氧基环三磷腈制备方法，本质上包括1.六氯环三磷腈和丙二醇的反应步骤；2.六氯环三磷腈和对羟基环己酮乙二醇缩醛的反应步骤。

六氯环三磷腈和丙二醇的反应特征如下：

反应条件：缚酸剂为K₂CO₃、NaOH、NaH，反应温度为65-130℃，反应时间为12-24h。

所述反应溶剂为四氢呋喃(THF)、1,4-二氧六环和氯苯。

采用浓缩，柱层析法提纯，含丙二醇的环三磷腈衍生物纯度≥99％。

所属制备方法具体包括如下步骤：

a.将六氯环三磷腈的无水四氢呋喃、1,4-二氧六环、氯苯溶液缓慢滴入到K₂CO₃、NaOH、NaH的无水四氢呋喃、1,4-二氧六环、氯苯溶液中，在K₂CO₃、NaOH、NaH的催化下，加热反应至终点。反应条件：反应温度为65-130℃，反应时间为12-24h。