[发明专利]一种高效膦-氮阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

一种高效膦‑氮阻燃剂及其制备方法和应用，涉及一种阻燃剂及其制备方法和应用。是要解决现有含磷阻燃剂存在阻燃效率低、热稳定性不高的问题。膦‑氮型阻燃剂的制备方法：一、向反应器中加入无水哌嗪、氯仿、三乙胺，搅拌；将苯基磷酰二氯溶于氯仿，滴加到反应器中反应，萃取，浓缩，得到粗产品，干燥得中间体；二、将中间体和氯仿加入到反应器中，加三乙胺；将二苯基次磷酰氯溶于氯仿中，滴加到反应器，回流反应；洗涤，浓缩，干燥，得到膦‑氮阻燃剂。该膦‑氮型阻燃剂用于阻燃改性聚乳酸中的应用。本发明合成的膦‑氮阻燃剂具有良好的热稳定性、耐水解性能，是集气相和凝聚相阻燃为一体的高效膦‑氮阻燃剂。本发明应用于阻燃剂领域。

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚乳酸(PLA)原材料来源广泛、易加工成型、机械性能优良、优异的生物相容性及可降解性等优点，广泛应用于生物医药、纺织、包装等领域。但PLA材料易燃，燃烧速度快且不易熄灭，同时产生大量熔滴，限制了PLA在一些领域的使用。因此，需对PLA进行阻燃改性。

含卤阻燃剂在燃烧过程中释放较多的烟气和有毒性气体，其应用受到了一定的限制。无机阻燃剂价廉、低烟、低毒，但往往添加量大、影响PLA材料的力学、加工等性能，材料韧性不足。近年来，有机磷系的阻燃剂由于低烟、低毒等优点，已广泛用于高聚物的阻燃改性。随着科技的发展，电子电器等领域的的产品朝着微型化、超薄化的方向发展，对阻燃聚合物材料提出了更高的要求。材料不仅要具备优异的阻燃性能，还得具有优异的耐候性、加工、力学等性能。因此，需要制备的阻燃剂对PLA材料具有高阻燃效率、同时具备良好的热稳定性、耐水解等性能。目前用于PLA的含磷阻燃剂，通常为含O＝P-O键的化合物，存在阻燃效率不高、热稳定性不理想、易水解及加工分散困难等问题。

发明内容

本发明是要解决现有含磷阻燃剂存在阻燃效率低、热稳定性不高的问题，提供一种高效膦-氮阻燃剂及其制备方法和应用。

本发明的膦-氮阻燃剂为[4,4'-(苯基磷酰基)双(4,1-二哌嗪基)]双(二苯基氧化膦)，结构式为：

本发明膦-氮型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

一、向无水无氧的反应器中加入无水哌嗪和氯仿，在温度为-6～-4℃下搅拌，至哌嗪在氯仿中完全溶解，然后将三乙胺加入到反应器中，充分搅拌；

将苯基磷酰二氯溶于氯仿中，得到混合溶液A，然后将混合溶液A滴加到反应器中，保持反应器内溶液温度为-6～-4℃，滴加完毕后，继续在温度为-6～-4℃下保持30～40min，然后将反应温度升至25～26℃，继续反应2～3h，反应结束后将反应物直接倒入水中，洗去三乙胺盐酸盐，然后将下层的氯仿层萃取出来，浓缩，得到粗产品；将粗产品干燥得到淡黄色固体，即为中间体苯基二(1-哌嗪基)氧化膦；

二、将步骤一合成的中间体和氯仿加入到反应器中，搅拌至溶解，然后加入缚酸剂三乙胺，反应温度降至-6～-4℃；

将二苯基次磷酰氯溶于氯仿中，得到混合溶液B，然后将混合溶液B滴加到反应器中，保持反应器内溶液温度为-6～-4℃，滴加完毕后，继续在温度为-6～-4℃下保持30～40min，然后将反应温度升至62～65℃，保持回流反应12～14h；

反应结束后，将反应物倒入水中洗涤，去除三乙胺盐酸盐，然后将下层的氯仿层分离，浓缩得到淡黄色产物，干燥，得到终产物[4,4'-(苯基磷酰基)双(1,4-二哌嗪基)]双(二苯基氧化膦)，即为膦-氮阻燃剂。

进一步的，步骤一中无水哌嗪和氯仿的质量比为1:(8～10)，无水哌嗪和三乙胺的摩尔比为1:(2～2.2)。

进一步的，步骤一中苯基磷酰二氯和氯仿的质量比为1:(1～1.5)。

本发明的膦-氮阻燃剂在阻燃改性聚乳酸中的应用。