[发明专利]多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物及其制备和应用。该化合物结构式如下式(I)所示：其中：x为1‑6的整数，n、y和p为1‑4的整数，M为Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn或Ti。制备方法包括：亚磷酸和亚磷酸氢盐溶于水后加入浓磷酸80‑90℃反应、低温烘干水分、高温脱水反应、洗涤、干燥。该化合物具有很高的热分解温度，高磷含量，阻燃性能好，能与二乙基次磷酸铝协同作用，低吸水性和低酸性，可用作高分子材料的无卤阻燃组分。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物及其制备和应用。

背景技术

亚磷酸具有较高的磷含量，可以作为阻燃剂或阻燃协同剂使用，但又存在缺陷，即具有强的酸性和水溶性，会引起高分子材料的降解、腐蚀设备及迁移析出，这些问题限制了其作为阻燃剂的使用；而基于亚磷酸的盐，包括了亚磷酸氢盐和亚磷酸盐。亚磷酸氢盐与亚磷酸类似，强的酸性和水溶性限制了其作为阻燃剂的应用；一些特殊金属离子的亚磷酸盐，如亚磷酸铝，由于酸性和水溶性大大降低，避免了亚磷酸的缺点，可以用作阻燃剂或阻燃协同剂，比如与二乙基次磷酸铝的协同，可以应用于玻纤增强尼龙体系中(如公开号为CN107936297A、CN107760023A的专利技术)，具有较好的阻燃性。但亚磷酸盐仍存在不足，即磷含量降低，有一定的溶解度，同样仍然具有一定的吸水性和酸性，这些特点同样会影响阻燃剂的应用。

发明内容

针对现有亚磷酸盐阻燃性能下降、吸水性和酸性的问题和本领域存在的不足之处，本发明提供了一种多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物，具有更高的磷含量和更低的吸水率，可与二乙基次磷酸盐阻燃剂复配，具有很好的阻燃性，同时具有更低的酸性和吸水性，是取代亚磷酸盐与二乙基次磷酸铝协同的理想化合物。

一种多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物，结构式如下式(I)所示：

其中：x为1-6的整数，n、y和p为1-4的整数，M为Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn或Ti。

令人惊奇地发现，本发明的多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物可作为协效剂用于高分子材料的阻燃。该阻燃协效剂可以和其它阻燃剂协同大大提高阻燃效率。通常，阻燃协效剂和阻燃剂与其它聚合物添加剂一起通过捏合和挤出与待阻燃处理的聚合物混合，形成阻燃高分子复合材料。该加工过程在较高的温度下进行，在该温度下所述聚合物以熔化形式存在并且可以短时间内显著超过320℃。阻燃协效剂必须能耐受该温度而不分解。令人惊奇的是现已发现，本发明的多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物具有很好的热稳定性(热分解温度高)和较低的吸水率及较低的酸性。

作为优选，M为Al或Ca，p为1或2。

作为优选，x为1或2。

作为优选，所述的多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物，粒径为0.1～1000μm，水中溶解度为0.01～10g/L，堆密度为80～800g/L，含水率不大于5wt％，进一步优选含水率0.1wt％～5wt％。

本发明所述的多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物无法用现有常规的合成方法得到。

本发明提供了一种所述的多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐化合物的制备方法，包括步骤：

(1)以亚磷酸和金属M的亚磷酸氢盐为反应物溶于水中，加入反应物质量1％-5％的浓度不小于85wt％的浓磷酸(H₃PO₄)，搅拌混匀，在80-90℃下反应；M为Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn或Ti；

(2)将步骤(1)反应所得物料烘干至含水率在0.3wt％以下，所述烘干的温度控制在150℃以下；

(3)将步骤(2)烘干所得产物在惰性气氛或真空条件下于200-300℃进行脱水反应，在产物热失重2wt％对应的温度大于400℃时结束脱水反应，降温至室温出料得到固体物；