[发明专利]一种膦酸酯铵盐阻燃剂及其合成方法

说明书

本发明公开了一种膦酸酯铵盐阻燃剂，其简写为THPO‑PI‑A。本发明还公开所述膦酸酯铵盐阻燃剂的合成方法，先将三羟甲基氧化膦滴入磷酸中，然后冷却至室温得中间体；将中间体滴入有氨水的密闭容器中，充分搅拌。本发明具有以下优点：不含卤素有利于环保；同时含有磷和氮两种阻燃元素，能达到协同阻燃的效果；受热时能迅速分解，达到快速阻燃的效果。

技术领域

本发明涉及阻燃剂领域，具体为一种膦酸酯铵盐阻燃剂及其合成方法。

背景技术

在用于高分子材料的阻燃中，卤系阻燃剂尽管效果好，但由于存在致癌和阻燃时释放大量有毒物质等缺点，而被政策禁用。目前，应用较多的是磷系阻燃剂，其中磷氮协同阻燃剂因其含有磷氮两种阻燃元素和较好的阻燃效果而成为阻燃剂的研究热点之一。三羟甲基氧化膦作为一种有三个羟基的含磷物质，其作为阻燃剂直接使用时残炭量较低，但不能达到较好的阻燃效果，通常需要接枝促进成炭的元素或结构。用三羟甲基氧化膦合成膦酸酯铵盐，合成简单，且磷、氮含量高。但现有文献中暂时没有公开用三羟甲基氧化膦合成膦酸酯铵盐的方案的记载。

发明内容

本发明的目的是针对以上所述现有阻燃剂存在的不足，以及需要解决的技术问题，提供一种无卤、高效、环境友好的膦酸酯铵盐阻燃剂，为磷氮协同阻燃剂。

本发明的另一个目的是提供上述膦酸酯铵盐阻燃剂的合成方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供的技术方案是：一种膦酸酯铵盐阻燃剂，其分子结构式为：简写为THPO-PI-A。

所述膦酸酯铵盐阻燃剂的合成方法，其包括的步骤如下：先用三羟甲基氧化膦和磷酸合成中间体，再将中间体和氨水在密闭容器中反应合成最终产物膦酸酯铵盐(THPO-PI-A)，并用洗涤剂进行沉淀、洗涤纯化。

所述中间体合成时的三羟甲基氧化膦和磷酸的摩尔比为1:3～1:5，反应温度为100～140℃，滴加时间为0.5h～2h，滴加后反应时间为3h～12h。

优选的，所述中间体合成时的三羟甲基氧化膦和磷酸的摩尔比为1:3，反应温度为110～130℃，滴加时间为0.5h～2h，滴加后反应时间为3h～6h。

所述中间体与氨水的摩尔比为1:7～1:11，反应温度为15～45℃，滴加时间为10min～90min，滴加后反应时间为0h～1.5h。

优选的，所述中间体与氨水的摩尔比为1:7～1:9，反应温度为15℃～30℃，滴加时间为20min～60min，滴加后保温时间为0.5h～1h。

所述洗涤剂为无水乙醇、乙腈、二氯甲烷或氯仿的一种。

所述膦酸酯铵盐阻燃剂的合成方法，其包括的具体步骤如下：取磷酸加入氮气保护的容器中，升温至100～140℃，用恒压漏斗在时间为0.5h～2h内滴加三羟甲基氧化膦，滴加后反应3h～6h，冷却至室温得中间体；取氨水加入密闭容器中，将中间体用恒压漏斗在20min～60min内滴加到氨水中，并在15～30℃下充分搅拌，反应0h～1.5h，然后用洗涤剂沉淀、洗涤、过滤，最后烘干得白色粉末，即为目标产物膦酸酯铵盐阻燃剂。

本发明得到的膦酸酯铵盐阻燃剂为含有六个铵基团的膦酸酯铵盐。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)无卤、无毒、有利于环保，具有良好的应用前景，而且也为磷氮协同阻燃剂增加一个新品种；

(2)成炭量较好，分解温度较低，能在受热时快速分解，达到较快阻燃的效果，且在添加量较小的情况下就能达到较好的阻燃效果；

(3)合成方法比较简单，易于操作，且反应中不会生成腐蚀或有毒的物质，反应过程环保。

附图说明