反应型阻燃剂有机膦酸酯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有机膦酸酯化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：制备方法为：用氮气置换掉带有分馏装置反应器内的空气，控制三羟甲基丙烷与甲基膦酸二甲酯摩尔比为1∶1-1∶1.3，再加入有机溶剂和催化剂，升温到80-140℃，控制分馏柱顶温度不高于65℃，分馏出生成的甲醇，分馏反应5-10h，直到无甲醇产生，经纯化处理，得反应型阻燃剂有机膦酸酯；本发明专利技术产品有较好的增塑性，与高分子相容性好，适合用于聚酯PBT、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等材料的阻燃剂，其原料易得，生产成本低，设备投资少，易于规模化生产，具有很好的应用及开发前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法，具体涉及一种阻燃剂1-氧-1-甲基-4-乙基-4-羟甲基-2，6-二氧杂-1-磷杂环己烷化合物及其制备方法，该化合物可用作环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯等材料的阻燃剂，也可作为有机膦的合成中间体。
技术介绍
进入21世纪以后，聚合物材料已经广泛应用于建筑、电子电器和交通等领域，但其可燃性给人们的生命财产造成了很严重的威胁。根据近年来的火灾调查结果发现，可燃聚合物材料是城市火灾和建筑火灾的主要火源材料之一，人们总渴望采用阻燃性聚合物材料以防止或降低其引燃火灾带来的灾难，因而阻燃材料得到了迅速发展。目前聚合物材料所用阻燃剂有添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两种。由于添加型阻燃剂与聚合物基体之间存在着或多或少的不相容性，在加工过程中会伴随逸出、分解等现象而影响材料的性能。而反应型阻燃剂是通过共聚或接枝的方式将阻燃元素(溴，氯，硫，磷，硅等)直接引入聚合物主链或侧链中，不仅能达到提高阻燃性的效果，还能够克服添加型阻燃剂从聚合物表面迁移或挥发的缺点，对聚合物的理化性能影响较小，具有较好的开发前景。本专利技术阻燃剂1-氧-1-甲基-4-乙基-4-羟甲基-2，6-二氧杂-1-磷杂环己烷是一种活性羟基反应型有机膦阻燃剂，其具有优异的阻燃性和机械性能，且稳定性好，分解温度高，与高分子材料有很好的相容性，能适合材料的高温加工，具有广阔的市场应用和开发前景。专利
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有机膦酸酯化合物，该化合物带有活性羟基官能团，能与高分子材料结合成为本体阻燃材料，其阻燃性能好，不迁移，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：反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：本专利技术的另一目的在于提出一种反应型阻燃剂有机膦酸酯的制备方法，其原料廉价易得，成本低廉，工艺简单，设备投资少，易于规模化生产，该方法为：用氮气置换掉带有分馏装置反应器内的空气，控制三羟甲基丙烷与甲基膦酸二甲酯摩尔比为1∶1-1∶1.3，再加入有机溶剂和一定量的催化剂，升温到80-140℃，控制分馏柱顶温度不高于65℃，蒸馏出生成的甲醇，分馏反应5-10h，直到无甲醇产生，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂(回收使用)，经纯化处理，得反应型阻燃剂有机膦酸酯。如上所述的有机溶剂为乙二醇二甲醚、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)或二氧六环，其用量是有机溶剂体积毫升数为三羟甲基丙烷质量克数的3-6倍。如上所述的一定量的催化剂为甲醇钠，其用量为甲基膦酸二甲酯质量的1％-2％。如上所述的纯化处理为加入产品理论质量克数1-2倍体积毫升数的冰水，搅拌洗涤，0℃条件下静置分层，分出下层料液，再减压蒸馏除去微量的水及低沸点物。本专利技术反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物为淡黄色粘稠液体，其闪点(开口杯)：198±5℃，分解温度：230±5℃，密度(25℃)：1.543g/cm3，折光率：nD25＝1.4521；产率为90.7％-97.5％，本专利技术产品可作为反应型阻燃剂使用，也可作为添加型阻燃剂使用，适合用作环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯等材料的阻燃剂。反应型阻燃剂有机膦酸酯的制备工艺原理如下式所示：与现有技术相比，本专利技术的有益创新之处在于：①本专利技术反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物为有机膦季碳环状酯结构，结构中含有稳定的C-P键，稳定性好，季碳具有促进成炭性；作为添加型阻燃剂使用，酯结构可带来较好的增塑性。②本专利技术反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物带有活性羟基官能团，能与高分子材料结合成为本体阻燃材料，其阻燃性能好，不迁移，可制成永久性阻燃材料。③本专利技术反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物制备工艺中溶剂和产生的甲醇均可直接回收使用，易于实现工业化生产。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。1、反应型阻燃剂有机膦酸酯的红外光谱图，详见说明书附图图1：图1表明，在3436cm-1处为羟基O-H键的伸缩振动峰；2980cm-1处为亚甲基C-H键的伸缩振动峰，1439cm-1处为亚甲基C-H键的弯曲振动峰；2858cm-1处为甲基C-H键的伸缩振动峰，1387cm-1处为甲基C-H键的弯曲振动峰；1238cm-1处为P＝O双键的伸缩振动峰；1124cm-1和1100cm-1处为C-O键的伸缩振动峰；989cm-1处为P-O键的伸缩振动峰；750cm-1处为C-P键的伸缩振动峰。2、反应型阻燃剂有机膦酸酯的核磁光谱图，详见说明书附图图2：图2表明，以氘代水作溶剂，δ0.82-0.95处为与亚甲基相连的甲基上H峰；δ1.09-1.17处为与甲基相连的亚甲基H峰；δ1.40-1.47处为与磷相连的甲基H峰；δ3.21-3.25处为羟基H峰；δ3.68-3.75处为与羟基相连的亚甲基的H峰；δ3.75-3.83处为环上亚甲基的H峰；δ4.71处为氘代水溶剂H峰。具体实施方式以下结合具体实施例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、高效分馏装置的150ml四口烧瓶中，用氮气置换掉瓶内空气，加入40ml乙二醇二甲醚，13.42g(0.10mol)三羟甲基丙烷，12.41g(0.10mol)甲基膦酸二甲酯，0.12g甲醇钠，而后升温至80℃，控制分馏柱顶温度不高于65℃，分馏出生成的甲醇，反应10h，待无甲醇产生后，改成减压蒸馏装置，减压蒸馏除去乙二醇二甲醚(回收使用)，而后加入20ml冰水洗涤，搅拌，0℃条件下静置分层，分出下层料液，减压蒸馏除去微量的水及少量低沸点物，得反应型阻燃剂有机膦酸酯，产品得率92.5％，其闪点(开口杯)：198±5℃，分解温度：230±5℃，密度(25℃)：1.543g/cm3，折光率：nD25＝1.4521。实施例2在装有搅拌器、温度计、高效分馏装置的150ml四口烧瓶中，用氮气置换掉瓶内空气，加入50ml二甲苯，13.42g(0.10mol)三羟甲基丙烷，16.13g(0.13mol)甲基膦酸二甲酯，0.2g甲醇钠，而后升温至140℃，控制分馏柱顶温度不高于65℃，分馏出生成的甲醇，反应5h，待无甲醇产生后，改成减压蒸馏装置，减压蒸馏除去二甲苯(回收使用)，而后加入25ml冰水洗涤，搅拌，0℃条件下静置分层，分出下层料液，减压蒸馏除去微量的水及少量低沸点物，得反应型阻燃剂有机膦酸酯，产品得率95.8％，其闪点(开口杯)：198±5℃，分解温度：230±5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法，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有机膦酸酯化合物及其制备方法，其特征在于，该化
合物的结构如下式所示：
2.一种反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物的制备方法，其特征在于，该方法
为：
用氮气置换掉带有分馏装置反应器内的空气，控制三羟甲基丙烷与甲基膦
酸二甲酯摩尔比为1∶1-1∶1.3，再加入有机溶剂和催化剂，升温到80-140℃，
控制分馏柱顶温度不高于65℃，蒸馏出生成的甲醇，分馏反应5-10h，直到无
甲醇产生，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，经纯化处理，得反应型阻燃剂
有机膦酸酯。
3.如权利要求2所述反应型阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦林，李果，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32