[發明專利]一種含硼苯基膦酸酯阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110249820.0
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102382325A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 趙建青;鄧娟;劉述梅;袁彥超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08K5/55
• 分類號: C08K5/55;C07F9/40;C08L69/00;C08L55/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型阻燃劑，具體涉及含硼苯基膦酸酯阻燃劑及其制備方法。

背景技術

隨著城市建筑的密集化、房屋建筑的高層化和建筑結構的輕型化，有機合成高分子材料被廠泛應用于各個領域，但這類有很大的潛在火災危險性，容易引起火災。由于高分子材料被引燃導致火災發生的情況越來越頻繁，對高分子材料的阻燃已經引起人們的高度重視。如何提高合成材料的阻燃性能，減少可燃物的燃燒危險性及燃燒時釋放的有毒氣體，減少人民的生命財產損失，已經成為研究人員研究的課題。研究人員發現，通過添加阻燃劑或者通過化學反應在高分子材料中引入阻燃基團，既能有效提高材料的阻燃性，阻止材料被引燃及抑制火焰的作用。有機磷酸酯類就是一類較好的阻燃劑，它具有阻燃增塑雙重功能，并可代替鹵化系阻燃劑，不但有效地克服了含鹵阻燃劑熱裂及燃燒時生成大量的煙塵及腐蝕性氣體的缺點，而且具有阻燃、隔熱、隔氧功能，且生煙量少，也不易形成有毒氣體和腐蝕性氣體等優點，適應時代對環保的要求。雙酚A雙(磷酸二苯酯)阻燃劑(以下簡稱BDP)和四苯基間苯二酚雙聚磷酸酯阻燃劑(以下簡稱RDP)就是兩種極具代表性的已商業化的無鹵芳基磷酸酯，被廣泛用于聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)共混物的無鹵阻燃。然而正如日本專利JP63-227632.1988-9、中國專利00808793.8所指出的BDP、RDP的使用還存在很大的缺陷：(1)常溫下粘度大、處于液態，加工使用十分不方便，(2)易發生向表面遷移造成所謂的“榨汁”現象，這種遷移在溫度較高場合更易發生，(3)引起高分子材料沖擊性能明顯降低，(4)只含有一種磷阻燃元素，阻燃效率低，達到一定的阻燃等級用量較大。中國專利201010616974.4將BDP、RDP、多聚芳基磷酸酯用于PC/ABS的阻燃，在使用增韌劑、相容劑的前提下，沖擊強度仍由50.81kJ/m²降低到27.23kJ/m²，斷裂伸長率由70％降低到30％，且3.2mm的樣條達到UL94?V-0級需磷酸酯類阻燃劑用量為12％。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供分子內含磷、硼兩種阻燃元素，既能保持優良的阻燃性，同時又能克服BDP、RDP液體阻燃劑缺陷的一種含硼苯基膦酸酯阻燃劑。

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種含硼苯基膦酸酯阻燃劑，結構式為：

R為-H、-CH₃、-CH₂CH₃、-CH(CH₃)₂或-CH₂CH₂CH₂CH₃，n為1～5。該阻燃劑為固態。

一種含硼苯基膦酸酯阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：羥基苯甲醇和有機溶劑混合后加熱升溫至80～95℃后，加入硼類單體，硼類單體加入量為羥基苯甲醇摩爾數的0.3～0.6倍，將體系加熱至沸騰狀態下反應40～60分鐘；然后將反應產物進行冷卻，過濾除去硼酸和未反應的羥基苯甲醇，得到硼酸羥基苯甲酯中間體；所述硼類單體為硼酸、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三異丙酯或硼酸三正丁酯；

步驟二：在硼酸羥基苯甲酯中間體中加入苯基磷酰二氯和有機溶劑，苯基磷酰二氯加入量為羥基苯甲醇摩爾數的1～2倍，通氮氣保護，在25～75℃下反應5～12小時后，減壓除去有機溶劑和過量苯基磷酰二氯；

步驟三：加入苯酚，苯酚加入量為苯基磷酰二氯摩爾數的1.0～2.5倍，然后在120～130℃下反應2～4小時，再升溫至150～160℃下反應2～4小時，減壓除去過量苯酚，將所得產物放入真空烘箱中60～105℃干燥，得到含硼苯基膦酸酯阻燃劑；

所述有機溶劑為甲苯、二甲苯或1，4-二氧六環；第一步反應中有機溶劑用量為每摩爾羥基苯甲醇加入300～600ml；第二步反應中有機溶劑用量為每摩爾苯基磷酰二氯加入200～500ml。

進一步地，所述羥基苯甲醇為鄰羥基苯甲醇、對羥基苯甲醇和間羥基苯甲醇中的一種或多種。