[發明專利]一種磷氮碳三位一體的膨脹型阻燃劑的制備方法

無效

• 申請號: 201110178279.9
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102286027A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 陳芳;寇江勇;李琳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;武漢能保化學品有限公司
• 主分類號: C07F9/6584
• 分類號: C07F9/6584;C07D251/56;C08K7/22;C08K5/527;C08L23/06;C08L23/12;C08L75/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

技術領域

本發明屬于化學化工領域，涉及阻燃劑的制備方法，具體涉及一種以六羥甲基三聚氰胺、三聚氰胺和鹵化磷為主要原料，以惰性有機溶劑為反應介質，合成一種磷氮碳三位一體的膨脹型阻燃劑的新方法。

技術背景

阻燃劑是一類賦予易燃高分子聚合物難燃性的功能性助劑。其中最常用的是鹵系阻燃劑，但是它受熱時會釋放有毒氣體，對環境和人的健康帶來不可忽視的危害。磷氮系阻燃劑是新一代高效環保型無鹵阻燃劑，這類阻燃劑受熱時不釋放有毒氣體，同時與有機高聚物相容性好。添加了這類阻燃劑的高聚物在受熱時會釋放氮氣帶走熱量并阻隔空氣，同時形成致密不易燃的碳層，阻擋了氧氣的進入并隔離材料，具有良好的阻燃性能。

隗蘭華等發明了一種含P-N的膨脹型無鹵阻燃劑的合成方法(專利公布號CN101735278A)，通過甲醛先與三聚氰胺縮合生成六羥甲基三聚氰胺，再與三氯氧磷進行羥酯化反應，產物先水解再與三聚氰胺反應得到含P-N的膨脹型阻燃劑。該方法特征在于六羥甲基三聚氰胺與三氯氧磷在50-100℃下反應60-180分鐘，其中三氯氧磷必須大大過量，酯化產物水解后與三聚氰胺反應得到含P-N的膨脹型阻燃劑。在上述專利中，由于三氯氧磷反應活性高，三氯氧磷需大大過量，制備過程需要蒸發出過量的三氯氧磷，能耗大，且酯化產物粘度很大，不易操作，收率低。

發明內容

本發明的任務是提供一種磷氮碳三位一體的膨脹型阻燃劑的制備方法。

實現本發明的具體方案是：

本發明提供的這種磷氮碳三位一體的膨脹型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將六羥甲基三聚氰胺分散在惰性有機溶劑中，六羥甲基三聚氰胺與惰性有機溶劑的重量比為1∶1～3，然后緩慢加入鹵化磷，鹵化磷與六羥甲基三聚氰胺重量比為3∶2，在30-90℃條件下攪拌2-4小時，得到稍有粘度的有機溶液，經冷卻得冷卻物料；

步驟二：向冷卻物料中加入水，冷卻物料與水的重量比為1∶1～3，在30-60℃條件下攪拌發生水解反應，攪拌2-3h，停止攪拌后，有機相與水相分為兩層，冷卻后分去有機層，得到白色至淺黃色半透明的水溶液；

步驟三：向步驟二得到的水溶液中加入三聚氰胺，三聚氰胺加入的量為：三聚氰胺與步驟一中的六羥甲基三聚氰胺的重量比為1∶1.3，用堿溶液調節pH至3～9，加熱至60～100℃1～2h，生成大量白色沉淀，放置冷卻后，離心脫水且干燥，得到外觀為白色粉末狀的磷氮碳三位一體的膨脹型阻燃劑，其為六羥甲基三聚氰胺磷酸酯三聚氰胺鹽，該化合物分子含有磷氮碳三種元素，故稱其為磷氮碳三位一體的膨脹型阻燃劑。

上述步驟一中所述的惰性有機溶劑是與水不互溶的性質穩定的有機溶劑，具體可以是四氯化碳或氯苯。

上述步驟一中所述的鹵化磷可以是氯化磷或三氯氧磷。

上述步驟三中用以調節pH的堿溶液是氨水、NaOH、Na₂CO₃或K₂CO₃溶液。

根據化學反應基本原理，分析上述操作步驟的反應歷程如下：

1、步驟一中，六羥甲基三聚氰胺中的羥基與鹵化磷發生酯化反應，生成酯化產物，并分散在有機溶劑中。此步反應中由于采用了惰性有機溶劑分散，體系的粘度大大降低，高反應活性的易揮發的液體鹵化磷不需過量，固體鹵化磷也可以很好的在有機溶劑中分散。

2、步驟二中，向有機溶劑中分散的酯化產物中加入水，發生水解反應，得到水解產物水溶液。此步反應中由于有機相與水相不溶，溶解了產物的水相很容易與有機相分離，同時可以回收有機溶劑。

3、步驟三中，向水解產物水溶液中加入三聚氰胺，發生了成鹽反應，得到白色固體為：六羥甲基三聚氰胺磷酸酯三聚氰胺鹽。放置冷卻后脫水干燥，得到白色產物，該產物即為磷氮碳三位一體的膨脹型阻燃劑，其化學式為C₁₈N₂₄O₁₂P₃H₃₃，結構如式(I)所示。

本發明采用多種方法對實施例1中所得的最終產物進行了結構及性質表征，結果如下：