[發明專利]一種含磷氮硫元素的阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610054450.8
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105733024B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 戴李宗;林康彬;陳國榮;邵志恒;袁叢輝;許一婷;曾碧榕;羅偉昂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08K5/5399
• 分類號: C08K5/5399;C07F9/6574;C08L67/02;C08L63/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種含磷氮硫元素的阻燃劑及其制備方法，涉及多元素協同阻燃性化合物。制備方法：在裝有攪拌裝置的容器中依次加入9,10?二氫?9氧雜?10?膦雜菲?10?氧化物、二氨基二苯砜、四氯化碳和溶劑，磁力攪拌使體系混合均勻，在冰浴的條件下，向反應體系中加入縛酸劑，再撤去冰浴，繼續反應后過濾，萃洗，濃縮，用沉淀劑沉淀，即得淺黃色固體含磷氮硫元素的阻燃劑。制備的阻燃劑同時含磷、氮、硫三種元素，在燃燒過程中具有協同阻燃的效果，另外，制備簡單，條件溫和，原料易得，易于工業化生產，有用于環氧樹脂、聚酯材料添加阻燃的潛力。

技術領域

本發明涉及多元素協同阻燃性化合物，尤其是涉及一種含磷氮硫元素的阻燃劑及其制備方法。

背景技術

隨著高分子材料工業的迅速發展，阻燃劑和阻燃材料的研制、生產及應用也得到快速發展。由于材料性能和環保的要求越來越嚴格，開發和應用具有環保、低毒、高效和多功能化的無鹵化的阻燃劑成為當今阻燃劑的發展趨勢。

磷系阻燃劑是一類應用范圍較廣的阻燃劑，對聚烯烴和聚苯乙烯以外的聚合物都有良好的阻燃效果。磷系阻燃劑在燃燒過程中可以降解生成磷酸、聚磷酸進一步促進成炭起到隔熱的作用，從而防止內部基材參與燃燒過程；磷系阻燃劑在燃燒過程中還會生成PO·、HPO·可以捕捉氣相中的H·和HO·，降低燃燒的效率。DOPO基阻燃劑是研究較多的磷系阻燃劑，具有熱穩定性高、耐水解、不揮發、和聚合物相容性好的特點。利用DOPO的P-H鍵的活性，可以制備含多阻燃元素的無鹵阻燃劑，不僅發揮DOPO的阻燃性能，還能滿足國際阻燃環保的要求。

單純的含磷阻燃劑已經不能滿足特殊材料或高阻燃性的要求，于是越來越多的研究者開始關注協同阻燃體系，近年來出現諸多含磷協同阻燃劑體系，如磷-氮阻燃劑、磷-硅阻燃劑等。協同阻燃體系可以有效將不同元素間的協同阻燃作用，有效提高阻燃效率，減少阻燃劑的添加量。如中國專利CN104403128A公布了一種含兩種阻燃元素的磷氮協同阻燃劑。該阻燃劑由六氯環三磷腈、對羥基苯甲醛、對氨基苯酚和膦雜菲氧化物制成，該阻燃劑具有環磷腈、磷雜菲的分子結構，熱穩定性好，同時磷氮協同作用有較高的阻燃效率，當阻燃劑的添加量僅為10.6wt％時，環氧樹脂固化物的極限氧指數由21.7％提高到36.6％。中國專利CN102181058A介紹了一種應用于聚酯的新型磷硅協同阻燃劑，該阻燃劑以DOPO和硅氧烷為原料，通過雙鍵加成反應得到。該阻燃劑含有磷硅元素，二者協同作用阻燃聚酯材料，即可有效阻燃，又能抑制聚酯材料的熔滴現象。中國專利CN102775431A介紹了一種由四氯化硅、四溴雙酚A雙環氧丙基醚和環氧氯丙烷合成新型硅、氯、溴三元素協同阻燃劑的方法。合成的阻燃劑具有硅氯溴三元協同阻燃效能高，硅酸酯結構增塑性好的特點，但是由于含有溴和氯元素，不能滿足歐美的阻燃標準。

發明內容

本發明的目的旨在提供含磷元素、氮元素和硫元素，可用于增強PET、PBT聚酯類材料、聚氨酯及環氧樹脂的阻燃性能的一種含磷氮硫元素的阻燃劑及其制備方法。

所述含磷氮硫元素的阻燃劑(DDSDOPO)的化學結構式如下：

所述含磷氮硫元素的阻燃劑的制備方法的具體步驟如下：

在裝有攪拌裝置的容器中依次加入9,10-二氫-9氧雜-10-膦雜菲-10-氧化物(DOPO)、二氨基二苯砜(DDS)、四氯化碳和溶劑，磁力攪拌使體系混合均勻，在冰浴的條件下，向反應體系中加入縛酸劑，再撤去冰浴，繼續反應后過濾，萃洗，濃縮，用沉淀劑沉淀，即得淺黃色固體含磷氮硫元素的阻燃劑(DDSDOPO)。