[发明专利]一种P、N、Si三元杂化阻燃剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种P、N、Si三元杂化阻燃剂及制备方法，主要涉及反应型阻燃剂领域。结构式是本发明的有益效果在于：通过分子设计首先采用4,4'‑二羟基二苯甲酮和9，10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物反应得到4,4'‑二(二苯氧磷‑6‑氧基)二苯甲酮(DODH)，并以此为原料使用还原剂还原得到4,4'‑二(二苯氧磷‑6‑氧基)二苯甲醇(DODOH)，再将含磷阻燃剂与硅烷偶联剂异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)。将其加入到有机高分子材料可在材料中引入具有阻燃性能的元素磷、氮、硅，具有高效协同阻燃作用。

技术领域

本发明涉及反应型阻燃剂技术领域，具体是一种P、N、Si三元杂化阻燃剂及制备方法。

背景技术

在绝大多数有机阻燃剂的合成中，都会有P、N、Si三种元素的存在。有机磷化合物可通过凝聚相反应、气相反应、促进碳化和成焦等多种方式提高有机高分子材料的阻燃级别。有机硅可在高分子燃烧时生成含硅化合物(如二氧化硅)，由于其具有很高的热稳定性与物理覆盖作用而发挥阻燃效应。有机氮化合物则可以在高分子材料燃烧时产生氮气、氮氧化物等难燃、不燃气体，降低燃烧氧浓度起到阻燃效果。

Huijuan Wei等将含有氮元素的共轭微孔聚合物加入环氧树脂，发现了其在燃烧时产生含氮不燃气体，具有显著的吹熄作用。但该阻燃剂仅仅含有氮元素，阻燃形式单一。(Wei H,Wang F,Sun H X,et al.Benzotriazole-based conjugated microporouspolymers as efficient flame retardants with better thermal insulationproperty[J].Journal of Materials Chemistry A,2018:10.1039.C7TA11283A.)

专利CN107056840A公开了一种含磷、氮二元杂化阻燃剂。由于含有两种阻燃元素，其阻燃形式较为丰富。但是，该阻燃剂的制备需要高温、真空干燥等制备条件，制备工艺繁琐与苛刻。

发明内容

本发明目的在于制备一组工艺简单、阻燃性能好的含磷阻燃剂中间体。通过分子设计，首先采用4,4'-二羟基二苯甲酮(DHBP)和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)反应得到4,4'-二(二苯氧磷-6-氧基)二苯甲酮(DODH)，用还原剂将其还原得到4,4'-二(二苯氧磷-6-氧基)二苯甲醇(DODOH)。再将含有Si、N元素的异氰酸丙基三乙氧基硅烷与DODOH进行反应得到4,4'-二(二苯氧磷-6-氧基)二苯甲烷基氨酯丙基三乙氧基硅烷(DOTS)。

一种P、N、Si三元杂化阻燃剂，结构式如下所示，

一种P、N、Si三元杂化阻燃剂的制备方法，通过以下方法制得：

步骤1，将4,4'-二羟基二苯甲酮、溶剂1、缚酸剂混合，并在惰性气体保护下30℃搅拌反应30min，加入9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和四氯化碳25℃搅拌反应1h，加水淬灭反应，用二氯甲烷萃取3次，有机相用去离子水洗3次，减压蒸干二氯甲烷，得到白色固体，利用柱层析法体积比V/V石油醚:乙酸乙酯＝1:1或体积比V/V二氯甲烷:甲醇＝20:1分离提纯产品，得到4,4'-二(二苯氧磷-6-氧基)二苯甲酮，即DODH；

步骤2，混合4,4'-二(二苯氧磷-6-氧基)还原剂、溶剂2在25℃下搅拌反应4h，减压蒸干溶剂，用二氯甲烷萃取3次，有机相用去离子水洗3次，减压蒸干二氯甲烷得到白色固体，利用柱层析法体积比V/V石油醚:乙酸乙酯＝1:1或体积比V/V二氯甲烷:甲醇＝20:1分离提纯产品，得到4,4'-二(二苯氧磷-6-氧基)二苯甲醇，即DODOH；