一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其方法为：在20℃下，将三羟甲基甲氨盐酸盐与三氯氧磷于有机溶剂中混合，升温至65-100℃并保温反应4-6h，而后降温，加入等摩尔的缚酸剂，冷却、过滤，滤液中加入磷酸，过滤，滤饼真空干燥，得白色固体笼状磷酸酯胺磷酸氢盐；然后加入水，再分别加入四羟甲基鏻磷酸盐和二甲基苄基十二烷基溴化铵，用氨水或磷酸调节阻燃液的pH=5-7.5，即得磷氮协同木材阻燃剂产品，本发明专利技术制备方法简单、成本低、不产生污染，产品渗透力强、耐久性好、阻燃效能高、应用方便、还有较好的防腐功能，易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法
本专利技术专利涉及木材、纤维、纸张、涂料等阻燃剂
，具体涉及一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法。
技术介绍
随着科技的进步及人们生活水平的提高，家庭家具、地板等装修木质化程度越来越高，随之而来的火灾隐患及威胁越来越大，极大地促进了人们防火安全意识的提高，特别是仿古建筑和我国少数民族木质结构房屋的防火与安全保护显得更为迫切。就目前的木材阻燃剂由于存在工艺、成本及效果等因素的限制，还不能完全满足市场的需求。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术的目的是要提供一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其生产工艺简单、成本低、应用方便，阻燃效果好。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）反应设备的准备：在反应器中装置搅拌器、高效回流冷凝管，并在冷凝管上口装有干燥管和HCL吸收装置；（2）按照一定比例取三羟甲基甲胺盐酸盐和有机溶剂置于步骤（1）反应器中，用氮气赶尽反应器中的空气，并将反应体系温度冷却到10℃以下，向反应器中滴入三氯氧磷，滴加过程中控制反应温度不高于20℃，并在滴完后，1h内升温到65-100℃，在此温度下保温反应4-6h，待HCL放完后，得到反应溶液a，其中，所述有机溶剂的体积毫升数为三羟甲基甲胺盐酸盐质量克数的5-15倍，滴加的三氯氧磷与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为1:1；将反应溶液a的温度降至50℃以下，加入缚酸剂，而后进行冷却、过滤，并在冷却条件下往滤液中加入浓度为85%的磷酸，再次进行过滤、滤饼真空干燥，得白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐；所述缚酸剂与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为1:1，浓度为85%的磷酸与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为0.5:1；（3）将步骤（2）得到的白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐溶入到水中，再分别加入四羟甲基鏻磷酸盐和二甲基苄基十二烷基溴化胺，搅拌均匀得到阻燃液，接着用氨水或磷酸调节阻燃液的PH=5-7.5，既得磷氮协同木材阻燃剂产品——笼状磷酸酯胺磷酸氢盐溶液；所述四羟甲基鏻磷酸盐和二甲基苄基十二烷基溴化胺的质量均为笼状磷酸酯胺磷酸盐质量的2%-10%。根据上述制备方法，所述步骤（2）中的有机溶剂为二氧六环、二乙二醇二甲醚或四氢呋喃。根据上述的制备方法，所述步骤（2）中的缚酸剂为三乙胺、二甲基苯胺或吡啶。根据上述的制备方法，所述步骤（3）中笼状磷酸酯胺磷酸盐溶入到水中的水量是指用水调节使制得的阻燃剂固含量小于或等于33%。笼状磷酸酯胺及其盐的制备原理如下：本专利技术磷氮协同木材阻燃剂产品中的笼状磷酸酯胺为白色固体，分解温度为200℃，本身适合用作聚氨酯、环氧树脂和聚乙烯醇等材料的阻燃剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术笼状磷酸酯胺为有机胺较稳定，该胺不相无机氨那样易挥发，磷酸酯胺与磷酸作用以磷酸有机铵盐的形式存在，使得磷酸酯胺更稳定，其作为木材阻燃剂比膦酸氢胺有更多的有点，在磷酸酯胺分子结构中含有多个氧氮电子对给予点，能与纤维的羟基生成多向氢键结合力，使阻燃化合物渗入到木材或纤维内部，不易析出，还表现有较强的耐碱性，使得更具有耐久性。（2）由于本专利技术选用了二甲基苄基十二烷基溴化铵，能赋予阻燃剂很好的渗透性，而且该表面活性剂结构中含有两种阻燃元素，在起到表面活性租用的同时，本身还具有阻燃性。（2）四羟甲基鏻磷酸盐的选用可起到杀菌防腐作用，并且四羟甲基鏻本身就是很好的织物阻燃剂，其磷酸盐的磷酸根基团也是高效阻燃元素。（3）该工艺的设计反应生成物和添加物都是阻燃液中的有效成分，没有多余的非阻燃成分，提高了化学原子利用率，纯化了产品，减少了不必要的杂质存在引起的盐析作用和吸湿性等副作用。（4）本专利技术制备工艺简单、原料廉价易得、成本低、不产生污染，产品渗透力强、阻燃效能高、应用方便、还有较好的防腐功能，易于规模化生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是笼状磷酸酯胺的红外谱图；图1表明：在1227.97m-1处为P=O键的弯曲振动峰，1115.88m-1处为P-O-C键的伸缩振动峰，979.02cm-1、855cm-1、1550.02cm-1处为环状结构的特征吸收峰。图2是笼状磷酸酯胺的核磁图谱；图2表明：以氘代水作溶剂，化学位移δ3.57处为-NH2上2H峰；δ4.71为环上-CH2-上6H峰。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步说明。实施例1：一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）反应设备的准备：在250ml反应器中装置搅拌器、高效回流冷凝管，并在冷凝管上口装有干燥管和HCL吸收装置；（2）取15.75g（0.1mol）三羟甲基甲胺盐酸盐和80ml二氧六环置于步骤（1）反应器中，用氮气赶尽反应器中的空气，并将反应体系温度冷却到10℃以下，向反应器中滴入15.35g（0.1mol）三氯氧磷，滴加过程中控制反应温度不高于20℃，并在滴完后的1h内升温到85℃，在此温度下保温反应5h，待产生的HCL放完后，得到反应溶液a；将反应溶液a的温度降至40℃以下，加入10.1g（0.1mol）三乙胺后进行冷却、过滤，并在冷却条件下往滤液中加入11.52g（0.1mol）浓度为85%磷酸，再次进行过滤、滤饼真空干燥，得白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐；（3）将步骤（2）得到的白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐溶入到75ml水中，再分别加入2.0g四羟甲基鏻磷酸盐和1.0g二甲基苄基十二烷基溴化胺，搅拌均匀得到阻燃液，接着用氨水或磷酸调节阻燃液的PH=5-7.5，既得磷氮协同木材阻燃剂产品——笼状磷酸酯胺磷酸氢盐溶液。实施例2：一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）反应设备的准备：在250ml反应器中装置搅拌器、高效回流冷凝管，并在冷凝管上口装有干燥管和HCL吸收装置；（2）取15.75g（0.1mol）三羟甲基甲胺盐酸盐和100ml二乙二醇二甲醚置于步骤（1）反应器中，用氮气赶尽反应器中的空气，并将反应体系温度冷却到10℃以下，向反应器中滴入15.35g（0.1mol）三氯氧磷，滴加过程中控制反应温度不高于20℃，并在滴完后的1h内升温到100℃，在此温度下保温反应4h，待产生的HCL放完后，得到反应溶液a；将反应溶液a的温度降至40℃以下，加入12.1g（0.1mol）二甲基苯胺后进行冷却、过滤，并在冷却条件下往滤液中加入11.52g（0.1mol）浓度为85%磷酸，再次进行过滤、滤饼真空干燥，得白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐；（3）将步骤（2）得到的白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐溶入到70ml水中，再分别加入2.0g四羟甲基鏻磷酸盐和0.6g二甲基苄基十二烷基溴化胺，搅拌均匀得到阻燃液，接着用氨水或磷酸调节阻燃液的PH=5-7.5，既得磷氮协同木材阻燃剂产品——笼状磷酸酯胺磷酸氢盐溶液。实施例3：一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）反应设备的准备：在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：反应设备的准备：在反应器中装置搅拌器、高效回流冷凝，并在冷凝管上口装有干燥管和HCL吸收装置；按照一定比例取三羟甲基甲胺盐酸盐和有机溶剂置于步骤（1）反应器中，用氮气赶尽反应器中的空气，并将反应体系温度冷却到10℃以下，向反应器中滴入三氯氧磷，滴加过程中控制反应温度不高于20℃，并在滴完后，1h内升温到65‑100℃，在此温度下保温反应4‑6h，待HCL放完后，得到反应溶液a，其中，所述有机溶剂的体积毫升数为三羟甲基甲胺盐酸盐质量克数的5‑15倍，滴加的三氯氧磷与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为1:1；将反应溶液a的温度降至50℃以下，加入缚酸剂，而后进行冷却、过滤，并在冷却条件下往滤液中加入浓度为85%的磷酸，再次进行过滤、滤饼真空干燥，得白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐；所述缚酸剂与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为1:1，浓度为85%的磷酸与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为0.5:1；将步骤（2）得到的白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐溶入到水中，再分别加入四羟甲基鏻磷酸盐和二甲基苄基十二烷基溴化胺，搅拌均匀得到阻燃液，接着用氨水或磷酸调节阻燃液的PH=5‑7.5，既得磷氮协同木材阻燃剂产品——笼状磷酸酯胺磷酸氢盐溶液；所述四羟甲基鏻磷酸盐和二甲基苄基十二烷基溴化胺的质量均为笼状磷酸酯胺磷酸盐质量的2%‑10%。...

【技术特征摘要】
1.一种磷氮协同木材阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)反应设备的准备：在反应器中装置搅拌器、高效回流冷凝，并在冷凝管上口装有干燥管和HCL吸收装置；(2)按照一定比例取三羟甲基甲胺盐酸盐和有机溶剂置于步骤(1)反应器中，用氮气赶尽反应器中的空气，并将反应体系温度冷却到10℃以下，向反应器中滴入三氯氧磷，滴加过程中控制反应温度不高于20℃，并在滴完后，1h内升温到65-100℃，在此温度下保温反应4-6h，待HCL放完后，得到反应溶液a，其中，所述有机溶剂的体积毫升数为三羟甲基甲胺盐酸盐质量克数的5-15倍，滴加的三氯氧磷与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为1:1；将反应溶液a的温度降至50℃以下，加入缚酸剂，而后进行冷却、过滤，并在冷却条件下往滤液中加入浓度为85％的磷酸，再次进行过滤、滤饼真空干燥，得白色固体笼状磷酸酯胺磷酸盐；所述缚酸剂与三羟甲基甲胺盐酸盐的摩尔比为1:1，浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦林，沈敏杰，陈秀丽，韩虹，
申请(专利权)人：河南森远科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41