[发明专利]一种路易斯酸离子液体催化合成有机磷阻燃剂的方法

说明书

本发明公开了一种路易斯酸离子液体催化合成有机磷阻燃剂的方法，包括如下步骤：固体负载催化剂的制备：在有机溶剂中，将路易斯酸离子液体与载体混合，将路易斯酸离子液体负载在载体上，最后干燥即可；催化反应：采用固体负载催化剂催化三氯氧磷或三氯化磷与环氧化合物进行开环反应后获得反应产物；分离纯化：对反应产物进行减压蒸馏除去未反应的物质，抽滤即得目标产物。本发明不仅仅能有效将路易斯酸离子液体催化剂回收利用，并且，在反应后即使不进行后续碱洗、分液、水洗步骤，也能有效避免合成的有机磷阻燃剂在存储过程中容易出现返酸、返浊的缺陷，操作更简单。

技术领域

本发明涉及阻燃剂制备领域，具体涉及一种路易斯酸离子液体催化合成有机磷阻燃剂的方法。

背景技术

多氯联苯和多溴二苯醚虽然作为性能良好的阻燃剂，但因其生物蓄积性、毒性以及难降解而带来的持久性有机污染，已对人类的健康、生命安全和生存环境带来了巨大的威胁，因此已经逐渐在阻燃剂行业中被暂停或禁止。有机磷阻燃剂大都具有热稳定性好、低烟、无毒、效果持久等优点，近年来作为替代多氯联苯和多溴二苯醚的阻燃剂，已被广泛应用于塑料、泡沫、涂料、家具、建筑材料、电子产品等领域。

有机磷阻燃剂中，应用最广的是磷酸酯和亚磷酸酯阻燃剂。其中，磷酸酯或亚磷酸酯的一种制备方法是三氯氧磷或三氯化磷与环氧化合物在催化剂的作用下经过开环反应得到磷酸三酯或亚磷酸三酯。以磷酸三(β-氯丙基)酯(TCPP)制备为例：TCPP是以三氯氧磷在不同种类的催化剂催化下将环氧丙烷开环制备得到粗品。

现有公开的文献中，大多采用路易酸催化剂(无水三氯化铝、氯化镁、四氯化钛、三氯化铁、三氟化硼等)，但这些路易斯酸催化剂在空气中极易水解，因此对反应条件要求较为苛刻，同时反应结束后无法回收这些催化剂。并且，利用该方法生产的TCPP粗品一般需要经过碱洗、分液、水洗、蒸馏等后处理才能得到成品，如果不进行后续碱洗、分液、水洗步骤，则会导致产品在50℃稳定性测试中更容易出现返酸、返浊现象；产品的酸值变大将直接导致产品质量不合格，若将其应用在材料中，将直接影响材料性能。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有路易斯酸离子液体催化剂不能回收利用且合成的有机磷阻燃剂在存储过程中容易出现返酸、返浊的缺陷，从而提供一种催化剂可回收利用，且在反应完成后无需碱洗、分液、水洗也可避免产物返酸、返浊的一种路易斯酸离子液体催化合成有机磷阻燃剂的方法。

一种路易斯酸离子液体催化合成有机磷阻燃剂的方法，包括如下步骤：

固体负载催化剂的制备：在有机溶剂中，将路易斯酸离子液体与载体混合，将路易斯酸离子液体负载在载体上，最后干燥即可；

催化反应：采用固体负载催化剂催化三氯氧磷或三氯化磷与环氧化合物进行开环反应后获得反应产物；

分离纯化：对反应产物进行减压蒸馏除去未反应的物质，抽滤即得目标产物。

所述固体负载催化剂中路易斯酸离子液体占固体负载催化剂总质量的1％-90％；优选为10％-70％。

所述路易斯酸离子液体采用常温浸渍或高温回流的方式处理后负载在载体上；所述浸渍或所述回流的处理时间为1-120h，优选为6-72h；

所述干燥的温度不高于100℃，优选为30℃-80℃。

在固体负载催化剂的制备步骤中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷和环己烷；载体选自二氧化硅、氧化铝和分子筛SBA-15；路易斯酸离子液体为[X]-n[路易斯酸]，其中，X选自胺、咪唑、吡啶和其衍生物，路易斯酸选自三氯化铝、三氯化铁、氯化镁、氯化亚锡和四氯化钛；n是路易斯酸的摩尔百分数，n为30％～90％。

胺及其衍生物为三烷基胺或三烷基胺盐酸盐。其中，三烷基胺中烷基为乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、异丙基、异丁基、异戊基或异辛基。