[发明专利]磷氮协效阻燃剂DOPO基四氮唑类化合物、制备及应用方法

说明书

本发明涉及磷氮阻燃剂的制备及应用技术领域，尤其涉及磷氮协效阻燃剂DOPO基四氮唑类化合物、制备及应用方法。利用糠醛与5‑氨基‑1H‑四氮唑发生脱水缩合反应制得席夫碱中间体FATA，再由席夫碱中间体FATA与DOPO发生磷氢加成反应生成含有DOPO、富氮杂环结构单元的磷氮协效阻燃剂FATP。本发明提供的磷氮协效阻燃剂FATP具有高阻燃活性的磷菲基团和热稳定性佳的富氮杂环，两种基团之间的协同效应能显著提高阻燃效率。同时，磷氮协效阻燃剂FATP可作为共固化剂加入到环氧树脂基体中，在赋予环氧树脂UL‑94 V‑0阻燃等级的同时，保持了环氧树脂基体的高透明性。本发明提供的阻燃环氧树脂的高透明度和低雾度，拓宽了在光学材料领域的潜在应用范围。

技术领域

本发明涉及磷氮阻燃剂的制备及应用技术领域，尤其涉及磷氮协效阻燃剂DOPO基四氮唑类化 合物、制备及应用方法。

背景技术

环氧树脂作为一类重要的热固性聚合物，因其高热稳定性、耐化学性、优异的粘结性能、高透 明性和良好的电绝缘性等综合性能，被广泛地应用于涂料、粘结剂、建筑材料、绝缘材料及光学材 料。然而，环氧树脂的高可燃性以及在燃烧过程中产生的大量的有毒气体和烟雾极大地限制了其在 阻燃要求高的领域中的进一步应用，因此，开发阻燃环氧树脂对扩宽环氧树脂的应用领域具有重要 意义。

现有技术中，提高环氧树脂阻燃性的方法一般有两种，第一种是从环氧树脂合成的根源上解决， 使合成的环氧树脂本身就是难燃材料；第二种是在环氧树脂中添加阻燃剂，该方法简单有效，阻燃 剂可以有效提高环氧树脂的阻燃性能，减缓燃烧速度，减小或避免火灾的危害；一般是添加磷，氮， 卤素，硅，硼等原子来提高环氧树脂的阻燃性。9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO) 即是一种常见的有机磷系阻燃剂的重要中间体，具有较高的反应活性、低毒低烟和气相阻燃效率高。 DOPO中的活性P-H键可以与各种缺电子化合物反应合成DOPO衍生物，实现多结构多样性。

然而，目前大多数阻燃剂提高环氧树脂阻燃等级的同时却不可避免地降低了环氧树脂的透光性 能，中国专利CN 110105396A公开了一种生物基磷杂菲阻燃固化剂及其制备方法，其先通过生物基 糠醛中的醛基和对苯二胺中的氨基之间的缩合反应，制得席夫碱中间体F-Schiffbase，再通过9,10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物上的P-H键和席夫碱中间体F-Schiffbase中的C＝N进行加成反应， 制得生物基磷杂菲阻燃固化剂FPD，然而，该方法生成的生物基磷杂菲阻燃固化剂FPD虽然含有-NH- 基团，但由于阻燃剂分子量过大、支链过长等原因，不易与环氧基反应，使得其与环氧树脂的相容 性差，达不到透明度高的效果，使得阻燃环氧树脂的阻燃性能、机械性能和透明性难以平衡。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承 认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种磷氮协效阻燃剂DOPO基四氮唑类化合物，以解决阻燃环氧树脂 的阻燃性能、机械性能和透明性难以平衡的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种磷氮协效阻燃剂DOPO基四氮唑类化合物(简称FATP)，利用糠醛与5-氨基-1H-四氮唑 发生脱水缩合反应制得席夫碱中间体FATA，再由席夫碱中间体FATA与DOPO发生磷氢加成反应生 成含有DOPO、富氮杂环结构单元的磷氮协效阻燃剂FATP。由于席夫碱中间体FATA不含有苯环， 保证了环氧树脂的机械性能，同时本发明生成的FATP的化学分子量小，支链少，与环氧树脂的相 容性高，提高了阻燃环氧树脂的透明度，解决了阻燃环氧树脂的机械性能和透明性难以平衡的问题。 FATP具有如下的化学结构式：

本发明的目的之二是提供一种磷氮协效阻燃剂DOPO基四氮唑类化合物的制备方法，简化合成 工艺，使得反应条件易于控制，进而实现工业化生产。