[发明专利]一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法，制备方法为：先以DDP和二元醇为原料进行酯化反应制得端羟基化的DDP，再以端羟基化的DDP和笼状季戊四醇磷酸酯为原料进行酯交换反应制得高磷含量耐水解阻燃剂，其中，二元醇与DDP的摩尔比比值大于2，笼状季戊四醇磷酸酯与端羟基化的DDP的摩尔比比值大于等于2；最终制得的产品的结构式如下：高磷含量耐水解阻燃剂的磷含量为13.5～13.8wt％，熔点为228～236℃，高磷含量耐水解阻燃剂在温度为80℃且浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中处理8h后，磷含量保持率98％。本发明的一种高磷含量耐水解阻燃剂的阻燃效果优异，耐水解性能较好，制备方法简单。

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，涉及一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法，具体涉及一种具有侧链型含磷阻燃基团和笼状结构阻燃基团的含磷阻燃剂及其制备方法。

背景技术

随着聚酯等聚合物材料的不断发展，聚合物材料的阻燃改性成为研究热点。阻燃剂能够吸收聚合物材料燃烧阶段释放的热量，使燃烧时的聚合物环境温度不急速提高，在燃烧后阻燃剂在聚合物基材表面生成致密的保护层，防止进一步燃烧。

根据阻燃剂的应用场景，对阻燃剂的阻燃性能、与聚合物载体的相容性、阻燃效果的持久性都要求很高。从使用方式来看，阻燃剂主要有添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两种。而有机磷系添加型阻燃剂在应用时，可以控制其阻燃剂用量及调节其阻燃剂与其他助剂的配比来达成以上所要求的阻燃特性，因而应用较为广泛。然而，有机磷系添加型阻燃剂的磷含量较低(低于10％)导致其阻燃效果较差，同时有机磷系添加型阻燃剂还存在耐水解性能差以及熔点较低影响聚合物加工(阻燃剂的熔点与聚合物的熔点相差较大，容易导致在加工过程中，有机磷系添加型阻燃剂呈小分子析出，小分子严重影响聚合物的结晶性能)等问题，这在较大程度上阻碍了有机磷系添加型阻燃剂的发展。

因此，研究一种磷含量高、阻燃效果好、耐水解、熔点较高的有机磷系添加型阻燃剂具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中有机磷系添加型阻燃剂磷含量低、阻燃效果差、耐水解性能差、熔点较低等问题，提供一种高磷含量耐水解阻燃剂及其制备方法。本发明通过将端羟基化的DDP和具有耐水解性能的笼状结构阻燃剂PEPA经酯交换反应制得了磷含量高、阻燃效果好、耐水解、熔点较高的有机磷系添加型阻燃剂，可应用于聚酯、聚酰胺等聚合物材料的阻燃改性，尤其是在纤维用家纺装饰、车内外装饰纺织品等领域具有广阔的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种高磷含量耐水解阻燃剂，结构式如下：

高磷含量耐水解阻燃剂的磷含量为13.5～13.8wt％(现有技术中的有机含磷阻燃剂的磷含量通常在10％以下)，阻燃效果优异，熔点为228～236℃(现有技术中的有机含磷阻燃剂熔点大致为110～180℃)，高磷含量耐水解阻燃剂在温度为80℃且浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中处理8h后，磷含量保持率98％(现有技术中的有机含磷阻燃剂在同样的条件下其磷含量保持率85％)，磷含量保持率＝(处理前磷含量-处理后磷含量)/处理前磷含量*100％。

本发明还提供了制备如上所述的一种高磷含量耐水解阻燃剂的方法，先以DDP和二元醇为原料进行酯化反应制得端羟基化的DDP，再以端羟基化的DDP和笼状季戊四醇磷酸酯为原料进行酯交换反应制得高磷含量耐水解阻燃剂，其中，二元醇与DDP的摩尔比比值大于2，笼状季戊四醇磷酸酯与端羟基化的DDP的摩尔比比值大于等于2，二元醇与DDP的摩尔比比值大于2主要是为了保证DDP的两个端羧基基团都能与二元醇发生反应，为后续反应过程中DDP同时接入两个笼状季戊四醇磷酸酯奠定基础，笼状季戊四醇磷酸酯与端羟基化的DDP的摩尔比比值大于等于2主要是为了保证端羟基化的DDP的两个端羟基基团都能与笼状季戊四醇磷酸酯发生反应，进而保证最终制得的产品的磷含量及综合性能。