[发明专利]一种新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂，其结构式如下：该阻燃剂以4‑甲氧基苯甲醛、对氨基苯甲酸为原料合成相应的希夫碱，然后再与9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)反应合成得到。该阻燃剂克服了添加型阻燃剂与基体相容性差、使用过程易流失、耐水性差等缺点，应用于环氧树脂(EP‑51)，成炭性好，能形成致密的炭层，能够显著提高树脂的极限氧指数LOI，当阻燃剂含量为5％(P含量为0.3291％)时，UL‑94达到V‑0级，具有良好的阻燃效果；且树脂材料热稳定性好，当阻燃剂质量含量为5％(P含量为0.3291％)时，320℃以下树脂材料稳定的。基于所述新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂，本发明还提供一种新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂的合成方法及应用。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂及其合成方法，以及该阻燃剂在环氧树脂聚合物基体中的应用。

背景技术

高分子材料由于其来源丰富、易于加工、品种多，性能优越、价格便宜等优异的性能而得到广泛应用，但是高分子材料大多是易燃材料，易酿成火灾，造成人类生命财产的严重损失。因此，高分子材料的阻燃是一个亟待解决的问题。

目前，阻燃剂中主要包括磷系阻燃剂，卤系阻燃剂，三聚氰胺阻燃剂以及无机氢氧化物阻燃剂。对于热塑性材料，通常采用共混的方法加入，通常加入量很大，且需要在施工时候与基料共混，造成一些高分子树脂交联困难或严重降解；对于热固性材料，目前广泛采用的方法是将阻燃剂加入到树脂中一起固化，这样的结果是分散性较好，但缺点也很明显，普遍存在与固化剂和树脂的相溶性难题。因此，能够直接将阻燃基团或元素直接引入高分子基体链段中的反应型阻燃剂由于其良好的分散性、较高的阻燃效率与持久稳定性，得到了国内外众多学者的广泛研究。

9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)型阻燃剂是有机磷类杂环化合物，具有较高的热稳定性、抗氧化性和优良的耐水性，是良好的反应型和添加型阻燃剂，其主要用于聚酯纤维、聚氨酯泡沫塑料、热固型树脂及粘接剂的阻燃，由于其优异的阻燃性能，其衍生结构一直是阻燃剂研发的热点，但大多需要较高的阻燃剂用量才能发挥有效的阻燃效果，中国专利CN201710681473应用于聚己内酰胺阻燃剂含量超过15％，中国专利CN201711125311应用于PBT的实施例也表明过高的阻燃剂用量会影响复合材料的力学性能。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种添加量少、与基体相容性好、长效发挥作用的阻燃剂解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂，与基体相容性好，长效阻燃效果好，应用于高分子材料中添加量少。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂，具有如下式(Ⅰ)所示的结构：

一种新型磷氮DOPO衍生物阻燃剂的合成方法，包括如下步骤：

步骤S1，将4-甲氧基苯甲醛、对氨基苯甲酸按摩尔比(1～3)：(1～4)溶于混合溶剂中，加入一定量的缚酸剂使反应体系呈碱性环境，控制反应温度为0～50℃，搅拌，反应3～7h，出现大量的黄色沉淀，抽滤、洗涤、干燥得到纯净的希夫碱；

步骤S2，将合成的希夫碱和DOPO按摩尔比(1～2)：(1～4)加入到混合溶剂中，通入惰性气体搅拌，体系呈均匀的黄色，加热混合溶液至其变成无色透明状，加热回流3～5小时后，出现大量白色沉淀，反应完全后抽滤、重结晶，得到磷氮DOPO衍生物阻燃剂。

进一步地，步骤S1中，所述缚酸剂为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、叔丁醇钾、甲醇钠、吡啶、乙醇钠、咪唑中的至少一种。