[發明專利]一類含氮、磷液態反應型阻燃劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310247543.9
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103382393A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 鄧前軍;陳東初;袁毅樺;張五一
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C09K21/12
• 分類號: C09K21/12;C07F9/40
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 許英偉

技術領域

本發明涉及一類含氮、磷液態反應型阻燃劑及其制備方法，屬于保溫材料阻燃助劑的合成領域。

背景技術

阻燃劑是一種用于改善易燃材料燃燒性能的特殊的化工助劑，在國民生活中用途極其廣泛，在各類裝修材料中，阻燃劑的身影隨處可見。由于含氯、含溴類阻燃劑的阻燃效果優異，該類阻燃劑在高分子領域應用極為廣泛，但后來人們漸漸發現，此類阻燃劑在受熱分解時會揮發出毒性更大的氣態產物，對人的身體會造成更大的傷害；另外，目前環境問題日益突出，此類含有鹵族元素的阻燃劑在生產時引發的環境問題也飽受詬病。因此著眼于開發新型的含氮、磷類阻燃劑勢在必行，氮元素和磷元素在阻燃過程中相互協同，能夠起到更好的阻燃效果；并且此類阻燃劑在合成時對環境污染程度較小，易于被廣大用戶接受。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供了一類高溫阻燃的含氮、磷液態反應型阻燃劑及其制備方法，該阻燃劑既具有保溫阻燃的功能，又具有價廉，易于制備及環境污染程度較小的優點。

一類含氮、磷元素液態反應型阻燃劑，此類阻燃劑分子的化學結構式為：

其中R₁、R₂可以是氫或甲基。

本發明提供了上述含氮、磷液態反應型阻燃劑的制備方法：

反應過程分兩步進行，第一步產生含氮、氧五元雜環的反應中間體，第二步產生含氮、磷液態反應型阻燃劑分子。

第一步反應中，在反應設備中加入2mol的2,2′-二羥基二乙胺，在60℃下至其熔融之后，加入63.2g純度為95%的多聚甲醛，保持反應溫度為30℃—85℃，反應1—30小時。

第一步反應完全后，進行梯度減壓蒸餾，維持壓力在15.5kPa—50kPa范圍內，保持溫度在50℃—95℃之間，時間2-8小時，至脫水完全。

第一步反應中，在反應設備中加入2mol的2,2′-二羥基二乙胺，在60℃下至其熔融之后，加入2mol的丙酮，混合攪拌，然后加入2mol無水碳酸鉀，保持反應溫度為30℃—85℃，反應時間1—30小時。

第一步反應完全后，進行梯度減壓蒸餾，維持壓力在15.5kPa—50kPa范圍內，保持溫度在50℃—95℃之間，時間2-8小時，至脫丙酮完全,過濾除去碳酸鉀水合物。

第二步反應中，將0.8g—1.6g的固體酸催化劑大孔型強酸陽離子樹脂和2mol的亞磷酸二甲酯加入到第一步反應產生的含氮、氧五元雜環的反應中間體中，在30℃—90℃下，反應1—6小時。

最后,將得到的含氮、磷反應型阻燃劑降至室溫，過濾并回收體系中的催化劑，得到淡黃色液態反應型阻燃劑，催化劑用稀鹽酸洗滌1-2次之后備用。

附圖說明

圖1是三種反應中間體的化學結構式。

圖2是本發明阻燃劑產品的化學結構式（其中R₁、R₂可以是氫或甲基）。

圖3為本發明實施例1中反應中間體的化學結構式。

圖4為本發明實施例1中阻燃劑產品的化學結構式。

圖5為本發明實施例2中反應中間體的化學結構式。

圖6為本發明實施例2中阻燃劑產品的化學結構式。

圖7為本發明實施例3中反應中間體的化學結構式。

圖8為本發明實施例3中阻燃劑產品的化學結構式。

具體實施方式

實施例1：

1.在反應設備中加入2mol(約210.3g)的2,2′-二羥基二乙胺，在60℃下至其熔融之后，加入63.2g的濃度為95%的多聚甲醛，保持反應溫度為40℃，反應1.5小時。

2.將上述反應生成的液體物質轉移至減壓蒸餾設備中，溫度維持在80℃，壓力在17.5kPa的條件下，蒸發反應中生成的水分，梯度減壓蒸餾2小時，至脫水完全，得到含五元環的中間產物N-(2′-羥乙基)-1,3-氮氧雜環戊烷214.7g，產率為91.7%，中間產物的化學結構式如說明書附圖3。

3.將步驟（2）中生成的含五元環的中間產物降溫至40℃，然后加入0.8g的固體酸催化劑大孔型強酸陽離子樹脂和2mol(約220.0g)的亞磷酸二甲酯，攪拌混合，在50℃下保溫反應三小時。

4.將上述液態物質降至室溫，過濾并回收體系中的催化劑，得到淡黃色液態反應型阻燃劑。催化劑用稀鹽酸洗滌1-2次之后可回收再利用，阻燃劑產品的化學結構式如說明書附圖4。