[发明专利]一种新型含噻吩基DOPO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含噻吩基DOPO阻燃剂，其结构式如下：并进一步公开了新型含噻吩基DOPO阻燃剂的制备方法和应用，所述的含噻吩基DOPO阻燃剂以4‑甲基噻吩‑2‑甲醛、对氨基苯甲酸，9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)为原料在DMF和THF混合溶剂中，以氢氧化钾为缚酸剂，在氮气氛围中，采用一步合成法得到一种新型的含噻吩基DOPO阻燃剂，当应用于环氧树脂的阻燃时，能够显著的提高树脂的极限氧指数LOI，成炭率高，垂直燃烧UL‑94：阻燃剂含量为5％(W％)(P含量为0.3360％)时到达V‑0级，具有良好的阻燃效果。该阻燃剂采用一步法合成，方法简单，便于提纯，产率较高，重复性好；得到改性的环氧树脂加热稳定性良好，在航空航天、家装建筑、微电子封装和饰品等领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种新型含噻吩基DOPO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

高分子材料因为产品种类丰富、成型加工方便、比强度和性价比相对相对其它类型材料更高而在航天航空、轨道交通、汽车、建筑、家电等工农业和生活领域应用日趋广泛。但高分子材料大多容易燃烧，这使其在很多领域应用受限，对使用者的生命财产安全也存在着潜在的危害，所以对高分子材料进行阻燃改性是一个十分紧迫也具有重要意义的技术命题。

近年来虽然开始出现一些新型的本征阻燃高分子材料，但现阶段此类产品的价格都十分高昂，寻找和开发各类添加型阻燃剂仍然是高分子阻燃改性技术与应用的主流。但现有常规阻燃改性剂大多加入量很大，容易对高分子基材的其它优越性能造成不良影响，且存在着阻燃剂析出、迁移流失造成的环境污染、产品后期阻燃性衰减较快等问题。

9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)作为有机磷类杂环化合物，其磷含量≥14％，本身具有一定的阻燃效果，更重要的是其结构中所含有的P-H键，对烯烃、环氧键和羰基极具活性，可与醛、席夫碱等各类化合物反应生成众多性能独特的阻燃衍生物，并与环氧树脂等众多需要阻燃改性的高分子树脂基材也能够通过化学键合起到稳定的阻燃改性效果，因此可以选择作为制备新型阻燃剂的中间体。

噻吩又称之为硫杂环戊二烯，是一种具有芳香性，与苯相似，且比苯更容易发生亲电取代反应的杂环化合物。4-甲基噻吩-2-甲醛是噻吩类化合物，具有噻吩和醛的活泼性，又具有杂环的特性，可与聚合物主链上的芳环融合在一起，以形成扩展的梯状结构，梯形结构成为了构建高效的p型共轭聚合物，具有良好光物理性能和电化学性能，但现有技术中将其应用于高分子材料的阻燃剂的研究未见报道。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型含噻吩基DOPO阻燃剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型含噻吩基DOPO阻燃剂，与基体相容性好，长效阻燃效果好。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种新型含噻吩基DOPO阻燃剂，具有如下式(Ⅰ)所示的结构：

一种新型含噻吩基DOPO阻燃剂的合成方法，包括如下步骤：

将4-甲基噻吩-2-甲醛、对氨基苯甲酸和DOPO按摩尔比(1～2)：(1～3)：(1～4)加入反应容器中，加入一定量的混合溶剂和缚酸剂使反应体系呈碱性，控制反应温度为50～110℃；

通入惰性气体，搅拌，反应3～8h，出现大量的淡黄色沉淀，反应完全后抽滤、用混合溶剂重结晶，得到较纯净的含噻吩基DOPO阻燃剂。

进一步地，所述缚酸剂包括氢氧化钠、氢氧化钾，三乙胺，叔丁醇钾，甲醇钠，吡啶，乙醇钠，咪唑中至少一种。

进一步地，所述混合溶剂和重结晶溶剂包括甲醇、乙醇、三氯甲烷、四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、二甲基亚砜、1，4-二氧六环、四氯化碳、DMF、DMAC中的至少两种。