[發明專利]一種高效膦-氮阻燃劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010437708.9
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111606948B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 許苗軍;劉魯斌;李斌
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C07F9/6509
• 分類號: C07F9/6509;C08K5/5399;C08L67/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種高效膦?氮阻燃劑及其制備方法和應用，涉及一種阻燃劑及其制備方法和應用。是要解決現有含磷阻燃劑存在阻燃效率低、熱穩定性不高的問題。膦?氮型阻燃劑的制備方法：一、向反應器中加入無水哌嗪、氯仿、三乙胺，攪拌；將苯基磷酰二氯溶于氯仿，滴加到反應器中反應，萃取，濃縮，得到粗產品，干燥得中間體；二、將中間體和氯仿加入到反應器中，加三乙胺；將二苯基次磷酰氯溶于氯仿中，滴加到反應器，回流反應；洗滌，濃縮，干燥，得到膦?氮阻燃劑。該膦?氮型阻燃劑用于阻燃改性聚乳酸中的應用。本發明合成的膦?氮阻燃劑具有良好的熱穩定性、耐水解性能，是集氣相和凝聚相阻燃為一體的高效膦?氮阻燃劑。本發明應用于阻燃劑領域。

技術領域

本發明涉及一種阻燃劑及其制備方法和應用。

背景技術

聚乳酸(PLA)原材料來源廣泛、易加工成型、機械性能優良、優異的生物相容性及可降解性等優點，廣泛應用于生物醫藥、紡織、包裝等領域。但PLA材料易燃，燃燒速度快且不易熄滅，同時產生大量熔滴，限制了PLA在一些領域的使用。因此，需對PLA進行阻燃改性。

含鹵阻燃劑在燃燒過程中釋放較多的煙氣和有毒性氣體，其應用受到了一定的限制。無機阻燃劑價廉、低煙、低毒，但往往添加量大、影響PLA材料的力學、加工等性能，材料韌性不足。近年來，有機磷系的阻燃劑由于低煙、低毒等優點，已廣泛用于高聚物的阻燃改性。隨著科技的發展，電子電器等領域的的產品朝著微型化、超薄化的方向發展，對阻燃聚合物材料提出了更高的要求。材料不僅要具備優異的阻燃性能，還得具有優異的耐候性、加工、力學等性能。因此，需要制備的阻燃劑對PLA材料具有高阻燃效率、同時具備良好的熱穩定性、耐水解等性能。目前用于PLA的含磷阻燃劑，通常為含O＝P-O鍵的化合物，存在阻燃效率不高、熱穩定性不理想、易水解及加工分散困難等問題。

發明內容

本發明是要解決現有含磷阻燃劑存在阻燃效率低、熱穩定性不高的問題，提供一種高效膦-氮阻燃劑及其制備方法和應用。

本發明的膦-氮阻燃劑為[4,4'-(苯基磷酰基)雙(4,1-二哌嗪基)]雙(二苯基氧化膦)，結構式為：

本發明膦-氮型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

一、向無水無氧的反應器中加入無水哌嗪和氯仿，在溫度為-6～-4℃下攪拌，至哌嗪在氯仿中完全溶解，然后將三乙胺加入到反應器中，充分攪拌；

將苯基磷酰二氯溶于氯仿中，得到混合溶液A，然后將混合溶液A滴加到反應器中，保持反應器內溶液溫度為-6～-4℃，滴加完畢后，繼續在溫度為-6～-4℃下保持30～40min，然后將反應溫度升至25～26℃，繼續反應2～3h，反應結束后將反應物直接倒入水中，洗去三乙胺鹽酸鹽，然后將下層的氯仿層萃取出來，濃縮，得到粗產品；將粗產品干燥得到淡黃色固體，即為中間體苯基二(1-哌嗪基)氧化膦；

二、將步驟一合成的中間體和氯仿加入到反應器中，攪拌至溶解，然后加入縛酸劑三乙胺，反應溫度降至-6～-4℃；

將二苯基次磷酰氯溶于氯仿中，得到混合溶液B，然后將混合溶液B滴加到反應器中，保持反應器內溶液溫度為-6～-4℃，滴加完畢后，繼續在溫度為-6～-4℃下保持30～40min，然后將反應溫度升至62～65℃，保持回流反應12～14h；

反應結束后，將反應物倒入水中洗滌，去除三乙胺鹽酸鹽，然后將下層的氯仿層分離，濃縮得到淡黃色產物，干燥，得到終產物[4,4'-(苯基磷酰基)雙(1,4-二哌嗪基)]雙(二苯基氧化膦)，即為膦-氮阻燃劑。

進一步的，步驟一中無水哌嗪和氯仿的質量比為1:(8～10)，無水哌嗪和三乙胺的摩爾比為1:(2～2.2)。

進一步的，步驟一中苯基磷酰二氯和氯仿的質量比為1:(1～1.5)。

本發明的膦-氮阻燃劑在阻燃改性聚乳酸中的應用。