反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：

Reactive flame retardant allyloxypentaalkoxycyclotriphosphazene compound and its preparation method

The invention relates to a reactive flame retardant allyloxypentaalkoxycyclotriphosphazene compound and a preparation method thereof. The structure of the compound is as follows:

【技术实现步骤摘要】
反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物及其制备方法
本专利技术涉及一种反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物及其制备方法，该化合物是含有磷、氮双元素阻燃的化合物，可用作不饱和树脂、苯乙烯、聚酯、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃剂。
技术介绍
随着科技的进步，合成高分子材料的应用越来越广泛，由于大多数高分子材料都是易燃的，所以对高分子材料的阻燃研究有着重要的意义。而磷氮协同阻燃剂因其品种众多，用途广泛，阻燃效率高，环境友好，在某些方面已取代了卤系阻燃剂，已成为阻燃剂发展研究的重点方向之一。因此，加强对磷氮系阻燃剂的研究，为实现阻燃剂无卤化具有重要意义。本专利技术公开的反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物属多磷、多氮结构，磷含量高，还有阻燃氮元素，双元素协同阻燃效能高。它带有活性烯丙基官能团，可作为反应型阻燃剂使用，也可作为添加型阻燃剂使用。该产品结构芳性稳定，分解温度高，燃烧过程中不会释放有毒气体，为环保型阻燃剂。且原料廉价易得，应用范围广，具有市场急需性，有很好的应用和开发前景。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提出一种反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物，该化合物带有活性烯丙基官能团，可作为反应型阻燃剂用于不饱和树脂、苯乙烯、丙烯酸酯等的聚合得到本体阻燃树脂，阻燃剂不迁移、不影响材料的力学性能；也可作为添加型阻燃剂用于聚酯、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃。其物化性能稳定，无毒，阻燃效能高，与高分子材料相容性好，可克服现有技术中的不足。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：式中R为CH3或CH2CH3。本专利技术的另一目的在于提出一种反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物的制备方法，其工艺简单，易于规模化生产，且原料廉价易得，设备投资少，成本低廉，该方法为：将六氯环三磷腈溶于有机溶剂中，加入等摩尔的缚酸剂，冰水浴冷却下将等摩尔的烯丙醇滴加到上述溶液中，滴加过程不超过30℃，反应1h；再加入六氯环三磷腈5倍摩尔量的甲醇钠或乙醇钠，升温至60～110℃反应6～9h；降温至30℃以下，抽滤，除去缚酸剂盐酸盐和NaCl，减压蒸馏出有机溶剂(回收利用)，再加入相对产物理论质量克数2～3倍体积毫升数的蒸馏水洗涤两次，分出下层有机相，加入相对产物理论质量克数2～3倍体积毫升数的乙酸乙酯，用无水硫酸钠进行干燥，抽滤，滤液减压蒸馏除去乙酸乙酯，得到无色透明液体烯丙氧基五烷氧基环三磷腈。如上所述的缚酸剂为三乙胺、N，N-二甲基苯胺或吡啶。如上所述的有机溶剂为四氢呋喃、乙腈、二氧六环或甲苯，其有机溶剂的体积毫升数与六氯环三磷腈的质量克数之比是3∶1～5∶1。本专利技术的反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈为无色透明液体，其中烯丙氧基五甲氧基环三磷腈闪点(开口杯)：186±5℃，密度：1.401g/cm3(25℃)，折光率：nD25＝1.3342；烯丙氧基五乙氧基环三磷腈闪点(开口杯)：172±5℃，密度：1.346g/cm3(25℃)，折光率：nD25＝1.3261。产率为90.5％～96.2％，可用作聚酯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃剂。该反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物的制备原理如下式所示：式中R为CH3或CH2CH3。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：①本专利技术反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物结构新颖，磷含量高达26.8％，氮含量高达12.1％，阻燃元素总含量高达38.9％。结构共轭稳定，能适用于多种工程塑料的高温加工，氮、磷双元素协同阻燃效能高，具有很好的增塑性；②本专利技术反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物带有活性烯丙基官能团，可作为反应型阻燃剂用于不饱和树脂、丙烯酸酯、苯乙烯等的聚合得到本体阻燃树脂，阻燃剂不迁移、不影响材料的力学性能，特别是用于不饱和树脂后添加达到添加反应型的目的，根据需要可以随意调节阻燃剂的量，达到不同的阻燃等级，非常方便；也可作为添加型阻燃剂用于聚酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃。③本专利技术反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈不含卤素，有利于环保，属膨胀型环境友好阻燃剂；④本专利技术反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈的制备方法工艺简单，合成过程无需添加催化剂不引入杂质；设备简单，成本低廉，适于规模化生产，有很好的应用开发前景。附图说明为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。图1是反应型阻燃剂烯丙氧基五甲氧基环三磷腈的红外光谱图：图1表明，在2866cm-1处为甲基C-H键的伸缩振动峰；1164cm-1和1097cm-1处为C-O键的伸缩振动峰；1670cm-1、935cm-1处为C＝C键的伸缩振动峰；1268cm-1和1021cm-1处为环三磷腈的P-N键的伸缩振动吸收峰；955cm-1处为P-O键的伸缩振动峰。图2是反应型阻燃剂烯丙氧基五甲氧基环三磷腈的核磁光谱图：图2表明，以氘代DMSO作为溶剂，δ3.23-3.61处为O-CH3上与氧相连的甲基氢峰；δ4.02-4.12处为CH2＝CH-CH2-O上与氧相连的亚甲基氢峰；δ5.08-5.29处为CH2＝CH-CH2-O上双键亚甲基氢峰；δ5.79-6.10处为CH2＝CH-CH2-O上-CH-的氢峰。图3是反应型阻燃剂烯丙氧基五甲氧基环三磷腈的热分析曲线图：图3表明，温度为251℃开始失重；随后失重速率逐渐加快，37℃失重率达到50％；400℃后样品不再失重，最后还有21％的残余物，说明该产物有很好的热稳定性能。具体实施方式以下结合具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步说明。实施例1在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管并在冷凝管上口接有干燥装置的250mL四口烧瓶中，用氮气赶尽瓶内的空气，加入6.95g(0.02mol)六氯环三磷腈、120mL四氢呋喃和2.02g(0.02mol)三乙胺，冰水浴冷却下，滴加1.16g(0.02mol)烯丙醇，滴加过程不超过30℃，反应1h；加入5.40g(0.10mol)的甲醇钠，升温至60℃，反应9h。降温至30℃以下，抽滤，除去三乙胺盐酸盐和NaCl，减压蒸馏除去四氢呋喃(回收利用)，分别加入20mL水洗涤两次，分出下层有机相，加入15mL乙酸乙酯，用1g无水硫酸钠进行干燥，抽滤，滤液减压蒸馏除去乙酸乙酯，得无色透明液体烯丙氧基五甲氧基环三磷腈。产率为90.7％，其闪点(开口杯)：186±5℃，密度：1.401g/cm3(25℃)，折光率：nD25＝1.3342。实施例2在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管并在冷凝管上口接有干燥装置的250mL四口烧瓶中，用氮气赶尽瓶内的空气，加入6.95g(0.02mol)六氯环三磷腈、120mL乙腈和2.02g(0.02mol)三乙胺，冰水浴冷却下，滴加1.16g(0.02mol)烯丙醇，滴加过程不超过30℃，反应1h；加入5.40g(0.10mol)的甲醇钠，升温至80℃，反应8h。降温至30℃以下，抽滤，除去三乙胺盐酸盐和NaCl，减压蒸馏除去乙腈(回收利用)，分别加入20mL水洗涤两次，分出下层有机相，加入15mL乙酸乙酯，用1g无水硫酸钠进行干燥，抽滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一种反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：式中R为CH3或CH2CH3。2.根据权利要求1所述的反应型阻燃剂烯丙氧基五烷氧基环三磷腈化合物的制备方法，其特征在于，该方法为：将六氯环三磷腈溶于有机溶剂中，加入等摩尔的缚酸剂，冰水浴冷却下将等摩尔的烯丙醇滴加上述溶液中，滴加过程不超过30℃，反应1h；再加入六氯环三磷腈5倍摩尔量的甲醇钠或乙醇钠，升温至60～110℃反应6～9h；降温至30℃以下，抽滤，除去缚酸剂盐酸盐和NaCl，减压蒸馏出有机溶剂，再加入相对产物理论质量克数2～3倍体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈靖，王伟光，王彦林，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32