[發(fā)明專利]螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑及其合成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910072551.8
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101613605A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慶波;孫才英;邢海濤;向海旺;姜大偉;胡樹林;董春梅
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09K21/12
• 分類號: C09K21/12;C07F9/6574
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膨脹型阻燃劑及其合成方法。

背景技術(shù)

膨脹型阻燃劑(IFR)以磷、氮為主要成份，是一種集酸源、炭源和氣 源為一體的新型環(huán)保型阻燃劑，它可與易燃的高聚物復(fù)合制備新型的阻燃材 料，該材料在受熱燃燒時，表面將形成一層均勻的碳質(zhì)泡沫層，該碳質(zhì)泡沫 層致密性好，內(nèi)含不燃?xì)怏w，具有阻隔熱量及氧氣傳遞和抑煙的作用。因此 膨脹型阻燃劑的研究成為阻燃劑領(lǐng)域研究和開發(fā)的熱點。

現(xiàn)有的“三位一體”膨脹型阻燃劑都是磷酸或聚磷酸的含氮鹽，它們屬于 離子型阻燃劑，存在熱穩(wěn)定性差，阻燃效果差的問題。現(xiàn)有制備膨脹型阻燃 劑的工藝復(fù)雜，操作條件嚴(yán)格，有的制備方法需要高溫熔融工藝，有的制備 方法需要高溫焙燒操作工藝，所需設(shè)備要求高，能耗大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有膨脹型阻燃劑熱穩(wěn)定性差、阻燃效果差，以 及現(xiàn)有膨脹型阻燃劑合成方法工藝復(fù)雜、能耗大的問題，本發(fā)明提供了一種螺 環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑及其合成方法。

本發(fā)明的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的分子式為：

本發(fā)明螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的合成方法由以下步驟實 現(xiàn)：一、將螺環(huán)磷酰氯和苯代三聚氰胺加入有機溶劑中，攪拌15～25min，然后 加熱至50℃～60℃，待螺環(huán)磷酰氯和苯代三聚氰胺完全溶解于有機溶劑中后， 保溫攪拌回流1～2h，然后再加入胺類催化劑繼續(xù)保溫攪拌回流6～8h，得到白色 懸濁液，其中，螺環(huán)磷酰氯和苯代三聚氰胺的質(zhì)量比為1～6∶1，有機溶劑與螺 環(huán)磷酰氯的比例為40～50ml∶1g，胺類催化劑加入量與螺環(huán)磷酰氯的比例為 1～3ml∶1g；二、將步驟一得到的白色懸濁液抽濾，得濾餅，再將濾餅依次用 -1℃～1℃的去離子水、乙醇各抽洗2～5次，得到純凈的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺 酯膨脹型阻燃劑濾餅，然后在100℃～110℃下烘干，得螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺 酯膨脹型阻燃劑。

本發(fā)明將螺環(huán)磷酰氯引入膨脹型阻燃劑中，螺環(huán)磷酰氯是一種結(jié)構(gòu)高度對 稱的籠狀化合物，它集酸源、炭源于一身，其本身在燃燒過程中能很好的脫水 成炭。本發(fā)明螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑具有的雙螺環(huán)結(jié)構(gòu)，使螺 環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑成為雙官能團的反應(yīng)型阻燃劑，可與含 -OH、-NH₂、-NH-等基團的化合物反應(yīng)，得到一系列大分子量的膨脹型阻燃劑， 起到很好的阻燃效果。

本發(fā)明得到的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑為白色粉末狀固體， 熔點為256℃～258℃，而且其熱穩(wěn)定性好，失重率為5％時的溫度為367℃，成 炭性也很高，800℃時炭殘余量為28％，阻燃效果達(dá)到UL94-V0級，本發(fā)明螺 環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑有很好的熱穩(wěn)定性、高成炭性及阻燃效 果。

本發(fā)明螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的合成反應(yīng)方程式為：

本發(fā)明的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑合成方法工藝簡單，操作簡 捷，能耗小，產(chǎn)率達(dá)到60％以上，得到的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃 劑熱穩(wěn)定好，阻燃效果好。

附圖說明

圖1是具體實施方式一中螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的熱重 分析譜圖，a是熱重曲線，b是微商熱重曲線；圖2是具體實施方式二得到的 螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的傅里葉紅外光譜譜圖；圖3是具體 實施方式二得到的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的1H核磁共振譜 圖；圖4是具體實施方式二得到的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的 31P核磁共振譜圖。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施 方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑的分 子式為：

本實施方式的螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑為白色粉末狀固 體，熔點為256℃～258℃。本實施方式采用Carlo?Erba?1110型元素分析儀對 螺環(huán)磷酰苯代三聚酰胺酯膨脹型阻燃劑進行元素含量分析測試，測試結(jié)果按 質(zhì)量百分比分別為磷含量20.2％，氮含量5.7％，碳含量28.3％，氫含量3.0％， 氯含量11.5％。