[发明专利]一种生物基磷杂菲阻燃固化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基磷杂菲阻燃固化剂(简称FPD)及其制备方法，该阻燃固化剂的制备方法如下：通过生物基原料糠醛中的醛基和对苯二胺中的氨基进行缩合反应，制得席夫碱中间体(F‑Schiff base)；然后通过9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)上的P‑H键和席夫碱中间体F‑Schiff base中的C＝N进行加成反应，制得生物基磷杂菲阻燃固化剂FPD，该阻燃固化剂具有如下优点：FPD的原料来自于天然生物质材料，无毒、无污染、绿色环保，同时具备阻燃和固化的功效，不含卤素，含有酸源，碳源，气源。通过热失重测试，在氮气氛围中，700℃时FPD的质量保留率为40.5％，能够赋予环氧树脂材料优异的阻燃性能和良好的热稳定性，产率高达98％以上。

技术领域

本发明涉及一种生物基磷杂菲阻燃固化剂，是利用化学合成方法制备含有生物质原料的磷杂菲阻燃固化剂，属于利用化学合成方法制备阻燃材料的技术领域。

背景技术

目前，随着高分子材料的广泛应用，人们更加关注材料的阻燃性能。在阻燃剂领域，卤系阻燃剂具有高效阻燃的特性，但是在其燃烧过程中会有二噁英或二苯并呋喃的释放，为了防止这类阻燃剂在发挥作用时释放出有毒有害的物质，《斯德哥尔蒙公约》、欧盟的ROHS指令和REACH法规以及我国的《废弃家用电器与电子产品污染防治技术政策》等对于含溴类阻燃剂例如：多溴联苯醚和六溴环十二烷等都做了明确禁用，环保与绿色阻燃已经成为了人们关注的热点。因此开发一种无毒、无污染、绿色环保的高效阻燃剂是研究人员的首要任务。

中国专利申请公开号CN106188143A一种含磷、氮阻燃剂及其制备方法，涉及一种化学合成剂及其制备方法，该制备该阻燃剂的方法分为两个步骤进行，第一步，将3-氨基酚与戊二醛在一定条件下反应生成一种席夫碱(Schiff base)中间体；第二步，将第一步所得中间体与DOPO在惰性气体导入下搅拌反应一定时间，产物经过滤、洗涤、干燥等处理，得棕黄色固体粉末。然而，第一步反应需要过滤、洗涤、干燥，反应过程相对比较繁琐，不利于节约资源和能源。

中国专利申请公开号CN107673991A本发明公开了一种席夫碱衍生物及其制备方法，该制备方法为：将摩尔比为1:1～2的邻氨基苯酚和对甲基苯甲醛置于水热反应釜中进行反应，其中，所述水热反应釜中水的填充度为30～70％，反应温度为90～170℃，反应时间为180～360min，反应完毕后，反应产物经过滤、干燥、重结晶，即得到所述的席夫碱衍生物。然而其产率不高，最高达到68.8％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物基磷杂菲阻燃固化剂(简称FPD)及其制备方法，先通过生物基糠醛中的醛基和对苯二胺中的氨基之间的缩合反应，制得席夫碱中间体F-Schiff base，再通过9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物上的P-H键和席夫碱中间体F-Schiff base中的C＝N进行加成反应，制得生物基磷杂菲阻燃固化剂FPD，FPD的化学结构如下：

本发明涉及的FPD制备方法如下：

(1)中间体F-Schiff base的制备，即在溶液体系中，通过糠醛和对苯二胺的缩合反应，制得中间体F-Schiff base，制备方程如下：

(2)生物基磷杂菲阻燃固化剂FPD的制备，即在有机溶液体系中，通过中间体F-Schiff base中的碳氮双键C＝N和DOPO中的P-H键之间的加成反应，制得目标产物生物基磷杂菲衍生物FPD，FPD的制备方程如下：

优选的，步骤(1)中所述的糠醛与对苯二胺的摩尔比是2:1-5:1优选的，步骤(1)中所述的溶液体系缩合反应是在25-150℃之间进行，反应时间是6-12小时。