[發明專利]一種含磷二元醇及其制備方法

有效

• 申請號: 201310304178.0
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103387591A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 王長松;洪臻;寧志高;曹俊;梁兵
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C07F9/6574
• 分類號: C07F9/6574
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種化學合成二元醇及其制備方法，特別是涉及一種含磷二元醇及其制備方法。

背景技術

環氧樹脂以其優異的性能在眾多領域都獲得了廣泛的應用，已成為熱固性樹脂中極為重要的一種。近年來，隨著電子電氣行業的飛速發展，環氧樹脂也被廣泛應用于電子元器件粘接、封裝以及印制線路板(PCBs)制作等領域，進而成為目前最為重要的電子化學材料之一。但環氧樹脂的氧指數較低（約為19.8)，屬于易燃物質，離火后持續自燃易引發火災，使得它的應用受到很大限制，所以提高和改善環氧樹脂的阻燃性能，對于減少火災危害具有深遠的意義。

DOPO及其衍生物作為磷系阻燃劑的一種，其阻燃作用機理包括凝聚相阻燃機理和氣相阻燃機理。當該種環氧樹脂被引燃時，其分解產生磷的含氧酸，這類酸能催化含羥基化合物發生吸熱脫水成碳反應，生成水和焦炭，含羥基化合物碳化的結果是在基體樹脂表面生成石墨狀焦炭層，該炭層難燃、隔熱、隔氧。同時，由于焦炭層的導熱性差，使傳遞至基材的熱量減少，基材熱分解減緩。此外，羥基化合物的脫水系吸熱反應，且脫水形成的水蒸氣又能稀釋大氣中的氧氣及可燃性氣體的濃度，有助于中斷燃燒。磷酸還可以進一步脫水酯化形成聚磷酸，聚磷酸為一玻璃狀熔融體，覆蓋于燃燒物體表面，阻止氧氣接近及揮發性物質釋放來阻止燃燒。在氣相，該材料分解產生PO游離基，它可捕捉H游離基及HO游離基致使火焰中的H自由基及HO自由基濃度大大下降，從而起到抑制燃燒鏈式反應的作用。

在實際應用中發現，添加型的DOPO基阻燃劑存在與基體樹脂相容性差，惡化體系機械性能的問題，難以體現其優異的阻燃性能。因此，通過化學反應將DOPO結構嵌入環氧樹脂分子鏈中，對于降低添加劑對體系機械性能的負面影響具有顯著意義，本發明的含磷二元醇正是基于此目的。不過，本發明的含磷二元醇還可作為中間體通過多種化學反應用于制備其他功能性材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含磷二元醇及其制備方法，以正丁醛、甲醛和DOPO為原料合成了含磷二元醇。?本發明的含磷二元醇還可作為中間體通過多種化學反應用于制備其他功能性材料。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種含磷二元醇，所述二元醇制備原料包括正丁醛、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)、甲醛溶液，含磷二元醇具有以下結構：

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一種含磷二元醇制備方法，所述方法包括以下過程：第一步，將正丁醛和甲醛溶液在一定條件下反應生成2,2-二羥甲基丁醛；第二步，將DOPO與2,2-二羥甲基丁醛在一定條件下反應，經抽濾、洗滌、重結晶、干燥處理，所得白色晶體即為含磷二元醇；

上述過程化學反應式為：

所述的一種含磷二元醇制備方法，所述第一步合成中間體2,2-二羥甲基丁醛中，正丁醛和甲醛投料摩爾比為1:2.5；所用溶劑可以為甲醇、乙醇、水中的任意一種或其任意比例的混合物；采用NaCO₃與NaOH水溶液控制溶液pH=9；反應溫度控制在20-80℃；反應時間為2-5小時。

所述的一種含磷二元醇制備方法，所述在第二步中，2,2-二羥甲基丁醛和DOPO的投料摩爾比為1:1~2。

所述的一種含磷二元醇制備方法，所述在第二步中，反應在無溶劑條件或采用甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙腈、四氫呋喃和水中的任意一種溶劑條件下進行。

所述的一種含磷二元醇制備方法，所述第二步中，反應溫度為50-100℃；反應時間為1-12小時。

所述的一種含磷二元醇制備方法，所述在第二步中，重結晶溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯和水中的任意一種或其任意比例的混合物。

本發明的優點與效果是：

1、本發明制備的含磷二元醇可作為反應型阻燃劑應用于環氧樹脂、酚醛樹脂、塑料、橡膠等高分子材料中提高聚合物材料的阻燃性能，也可以作為含磷中間體用于制備其他高性能材料。

2、本發明所采用方法具有生產工藝條件簡單、產品純度及產率較高、后處理過程簡便的優點。

附圖說明

圖1為含磷二元醇的紅外光譜（KBr壓片）圖；

圖2為含磷二元醇的核磁共振氫譜（500?MHz，CH₃OH-d₆）圖。