[發明專利]一種N-磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910693882.7
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110283359A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 王鑫;胡源;宋磊;郭文文
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08K5/5399
• 分類號: C08K5/5399;C07F9/24;C07F9/535;C08L63/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種N?磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑及其制備方法，其中N?磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑的化學結構如式(I)所示：其中R₁和R₂分別為甲氧基、乙氧基、苯氧基和苯基中的任一種。本發明中N?磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑的化學結構中同時含有磷原子和氮原子，能夠發揮磷?氮協效阻燃效應，阻燃效率高；且磷含量和芳環數量可調節，適用于不同聚合物基體的阻燃處理。本發明所述的阻燃劑處理環氧樹脂的極限氧指數達到30％，垂直燃燒等級達V?0級，具有良好的成炭性、阻燃效率高、與基體相容性好等優點。

技術領域

本發明屬于含磷阻燃劑技術領域，具體涉及一種N-磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑及其制備方法。

背景技術

磷系阻燃劑作為一種高效、低煙、低毒的阻燃劑，近年來成為無鹵阻燃技術領域研究的熱點之一。磷系阻燃劑的阻燃機理主要包括受熱分解形成聚偏磷酸等酸性化合物，催化聚合物脫水、環化、成炭，在聚合物表面形成阻隔性炭層，阻止熱量和物質交換，從而達到阻止燃燒的目的。目前商用的無鹵磷系阻燃劑主要有聚磷酸銨、次磷酸鹽、三苯基膦、磷酸三甲苯酯、異丙基化磷酸三苯酯、三異丁基苯基磷酸酯等產品，但是在使用過程中面臨添加量大、相容性差、導致力學性能和熱穩定性能劣化等問題(Progress in Polymer Science2013,38,1357-1387；Materials Science and Engineering R 2014,84,1-20)。因此，磷系阻燃劑常常通過與協效阻燃劑配合使用來提高阻燃效率。磷-氮組合就是最常見的協效阻燃體系之一(Journal of Applied Polymer Science 2004,92,410-417；Industrial&Engineering Chemistry Research 2016,55,10813-10822；Polymer-PlasticsTechnology and Engineering 2017,56,1118-1127)。

膦亞胺是分子鏈中含-P＝N-結構的一類化合物，磷和氮原子上能夠被不同的官能團取代，具有官能團可調節、種類豐富等優點。目前，膦亞胺類化合物的研究主要集中在有機催化合成領域(Journal of Organic Chemistry 2004,69,8366-8371；Journal of theAmerican Chemical Society 2013,135,16348-16351；Journal of OrganometallicChemistry 2014,751,792-808)。膦亞胺中氮原子被磷化合物取代后能夠形成-P＝N-P-結構，然而關于該類化合物的報道卻很少。此外，N-磷化合物取代膦亞胺含有豐富的磷、氮元素，具有協效阻燃效應，有望成為無鹵環保、安全高效的新型磷系阻燃劑。

發明內容

本發明旨在提供一種N-磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑及其制備方法。本發明阻燃劑的化學結構中同時含有磷原子和氮原子，能夠發揮磷-氮協效阻燃效應，提高阻燃效率；且磷含量和芳環數量可調節，適用于不同聚合物基體的阻燃處理。

本發明N-磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑，其化學結構如下式(I)所示：

式(I)中，R₁、R₂分別獨立地選自以下結構中的任一種：

-O-CH₃、-O-CH₂CH₃、

本發明N-磷化合物取代膦亞胺型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

將含磷化合物A、含磷化合物B、疊氮化鈉按照一定的摩爾比分散于溶劑乙腈中，在惰性氣體的保護下加熱至一定的溫度，然后在一定的時間內滴加四氯化碳，滴加完成后繼續反應一段時間；反應結束后將反應混合物用水洗滌，有機相采用干燥劑干燥后除去有機溶劑，即得到目標產物(I)。