[发明专利]一种含恶二唑环反应型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含恶二唑环反应型阻燃剂及其制备方法，包括：5‑(氨基甲基)‑1,3,4‑噁二唑‑2‑羧酸乙酯与磷试剂(含磷酰氯基化合物)反应产物经水解制备含恶二唑环反应型阻燃剂；该反应型阻燃剂含双官能度羧酸，可用作橡胶、塑料、纤维、涂料等高分子材料的反应型阻燃剂；该反应型阻燃剂工艺生产条件简单、产率较高、后处理过程简便，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种含恶二唑环反应型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

大部分高分子材料因其氧指数较小而易燃烧，因高分子材料燃烧引起的火灾已成为现代社会的重大灾害之一，火灾给人民的生命、财产安全带来极大的威胁，因此如何降低高分子材料的燃烧性能已成为目前的研究焦点。传统的卤系阻燃剂由于在燃烧过程中存在的环境安全隐患问题导致其应用不断受到限制，随着一系列法律法规的实施，寻找其合适的替代品已迫在眉睫。磷氮阻燃剂由于其用量少、高效且无毒等优点而成为阻燃家族的新宠，被认为是最有潜力的无卤阻燃剂。磷氮阻燃剂主要有添加型和反应型两大类。“添加型”阻燃剂适用于大部分的高分子材料，但是该类阻燃剂要想满足材料的防火等级要求往往需要较高的添加量。上述阻燃剂往往导致材料的加工性能、力学性能、电学性能或机械性能受到较大的破坏，更糟糕的是该类阻燃剂经常会发生从材料基体内部迁移出来并且在材料表面起霜，从而影响材料的使用寿命及其阻燃性能。而“反应型”阻燃剂可与高分子材料之间通过牢固的共价键作用，能有效的解决添加型阻燃剂的缺点，保持材料的各种性能，防止阻燃剂的迁移失效。因此，开发反应型磷氮阻燃剂具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对卤系阻燃剂的环境安全问题和添加型磷氮阻燃剂用量大等缺点而提供一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现：

一种含恶二唑环反应型阻燃剂，其分子结构式为：

其中，R为烷基或苯基。

上述的含恶二唑环反应型阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在装有溶剂的反应器中加入5-(氨基甲基)-1,3,4-噁二唑-2-羧酸乙酯和缚酸剂，随后滴入磷试剂，搅拌均匀，将温度控制在40℃～70℃，恒温反应4～12h，反应完毕后，过滤，取滤液减压蒸发回收溶剂，得白色固体。

(2)将步骤(1)白色固体溶于无水乙醇中，冰浴下滴加3mol/L甲醇钠的甲醇溶液，于10℃～50℃反应2～5h。缓慢滴加乙醇稀释的质量分数为15％～20％的硫酸溶液，调节反应液pH值为7.0～7.5，出现大量白色固体，过滤，取滤液减压蒸馏得到白色固体，用丙酮重结晶，得到含恶二唑环反应型阻燃剂。

按上述方案，每摩尔5-(氨基甲基)-1,3,4-噁二唑-2-羧酸乙酯需要溶剂为1000mL～2000mL。

按上述方案，所述5-(氨基甲基)-1,3,4-噁二唑-2-羧酸乙酯与磷试剂的摩尔比为2:1～1.2，磷试剂与缚酸剂的摩尔比为1:1。

按上述方案，所述溶剂为氯仿、乙醚、二氯甲烷、四氢呋喃、1,4-二氧六环或二氯乙烷中的一种。

按上述方案，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、氢氧化钠或者碳酸钠中的一种。

按上述方案，所述磷试剂为苯膦酰二氯、异丙基二氯磷酸中的一种。

本发明的优点与效果是：

(1)本发明所述的阻燃剂不含卤素、有效减少了高分子燃烧时有毒有害气体的排放，减少了对环境的污染和对人体的伤害。本发明提供的阻燃剂可与聚合物单体或低聚物反应，生成阻燃高分子材料，避免了阻燃剂的迁移、析出，使得阻燃作用更持久，且对材料的加工性能及其物理机械性能影响较小。