[发明专利]一种生物基含磷席夫碱阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含磷席夫碱阻燃剂（简称PH‑VAN‑AP）合成及其制备方法，利用分子设计，通过生物基香草醛与苯基磷酰二氯的取代反应制备中间体PH‑VAN，4‑氨基苯酚与中间体PH‑VAN通过缩合反应得到含磷席夫碱阻燃剂PH‑VAN‑AP，通过热失重测试，在氮气气氛中，800℃时PH‑VAN‑AP的质量保留率为62.8%，表现出优异的成炭能力，在环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺等树脂的阻燃领域有潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及一种生物基含磷席夫碱阻燃剂，是利用化学合成方法制备含有生物质原料的含磷席夫碱阻燃剂，属于利用化学合成方法制备阻燃材料的技术领域。

背景技术

高分子材料广泛应用于现代生产生活，但高分子材料的易燃性是威胁人们生命与财产安全的重要问题，因此，对高分子材料的阻燃改性以及阻燃剂的开发显得尤为重要。含卤阻燃剂虽然具有高效阻燃的特性，然而在其燃烧过程中会产生有毒有害的气体，对人体和环境造成威胁，无卤环保阻燃剂的开发已经成为了人们关注的热点。磷系阻燃剂是当下无卤阻燃剂研究的热门方向之一，含磷化合物在燃烧的过程中不仅会释放出PO·自由基在气相中起作用，还可以生成焦磷酸，在凝聚相中促进高分子成炭。席夫碱由于C=N结构的存在，高温下能够发生自交联作用，增强聚合物的成炭能力，且热解后在气相中能够中和自由基延缓燃烧。中文专利CN110105396A和CN113264960A报道中，席夫碱结构作为反应中间体,其中C=N双键参与反应，使席夫碱结构的阻燃作用没有体现。本设计通过在磷酸酯中引入成炭性能更高的C=N双键结构，能够促进高分子形成更稳定的炭层，提高其阻燃性。

发明内容

本发明公开了一种生物基含磷席夫碱阻燃剂(简称PH-VAN-AP)及其制备方法，先通过生物基香草醛中的羟基与苯基磷酰二氯中的酰氯之间的取代反应，制得含磷二醛中间体PH-VAN，再通过4-氨基苯酚的氨基与含磷二醛中间体PH-VAN的醛基之间的缩合反应，制得生物基含磷席夫碱阻燃剂PH-VAN-AP，PH-VAN-AP的化学结构如下：

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

（1）中间体PH-VAN的制备，即在溶液体系中，在缚酸剂条件下，通过香草醛和苯基磷酰二氯的取代反应，制得中间体PH-VAN-AP，制备方程如下：

（2）生物剂含磷席夫碱阻燃剂PH-VAN-AP的制备，即在有机溶液体系中，通过中间体PH-VAN-AP中的醛基和4-氨基苯酚中的氨基之间的缩合反应，制得目标产物生物基含磷席夫碱PH-VAN-AP，PH-VAN-AP制备方程如下：

优选的，步骤（1）中所述的香草醛与苯基磷酰二氯的摩尔比是2:1-4:1。

优选的，步骤（1）中所述的溶液体系滴加过程是在0-5℃之间进行，滴加完成后的取代反应是在30-80℃之间进行，反应时间是12-24小时。

优选的，步骤（1）中所述的溶液体系采用的溶剂是二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃中的一种，溶剂用量为5-15mL溶剂/1克香草醛。

优选的，步骤（1）中所述的缚酸剂为三乙胺，三乙胺与苯基磷酰二氯的摩尔比是2:1。

优选的，步骤（2）中所述的PH-VAN-AP与4-氨基苯酚摩尔比是1:2。

优选的，步骤（2）中所述的溶液体系缩合反应温度为50-80摄氏度℃，反应时间是3-5小时。

优选的，步骤（2）中所述的溶液体系采用的溶剂是甲醇、乙醇、四氢呋喃中的一种，溶剂用量为10-20mL溶剂/1克中间体。

优选的，步骤（1）和（2）的溶液体系均需保持在保护气氛中，所述保护气氛为氮气、氦气或氩气。