本发明专利技术公开了一种含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂及其制备方法，该复合结构磷阻燃剂，其结构式中包括不少于1个有机磷酸酯和不少于2个DOPO环状磷酸酯。DOPO与多羟基链烷烃或取代链烃混合，其中多羟基链烷烃的羟基数目≥3，取代链烃中链烃碳数≥3，在保护气体下加热混合物至195‑210℃反应14‑17小时，降至室温，再加入卤代氧磷或不完全酯化卤代氧磷，然后升温至55‑65℃反应1.5‑3小时，降至室温即得。本发明专利技术提供在两种分解温度时的阻燃作用，一个出现在230‑310℃之间，另一个出现在345℃之后，合成简单，使用方便，磷含量高，阻燃效果更好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及阻燃剂
，具体是一种含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
传统阻燃剂中，溴类阻燃剂由于阻燃效果好，对阻燃高分子材料性能影响小，性价比高从而得到广泛使用。但该阻燃剂在环保性上存在缺陷，阻燃中会产生有害致癌物质(如二噁英)和大量有害烟雾，因此欧盟RoHS法令禁止多溴二苯醚等有害物质在电子电气设备中的使用。美国一部分州也出台了类似法规。同时，一些跨国公司也制定了各自的环保标准，对使用卤素的限制要求是其中的一项重要内容。2007年，国际电子工业连接协会(IPC)提出的标准草案建议在整个电子业界推行“无/低卤化”。可以预见全球的“无/低卤化”要求将给应用于电子产品的阻燃剂带来一次新的革命。而磷酸酯阻燃剂由于其无卤、低毒、高效的特点被认为是溴类阻燃剂理想的替代产品。2010年全球有机磷(不包括P-X系)阻燃剂用量约为18万吨，广泛的应用于工程塑料和聚氨酯泡沫塑料中。随着阻燃剂无卤化进程的加快，其年用量的年增长率会高于阻燃剂总用量的年增长率。现有有机磷阻燃剂绝大部分是烷烃或芳烃磷酸酯类化合物，如BDP(双酚A四苯基双磷酸酯低聚物)其的缺点是分解温度低，挥发性和水解(溶)性较高，在加工过程中易迁移，只能适用于具有较低加工温度的一般塑料，阻燃效率不能尽如人意。这些均限制了普通有机磷阻燃剂的应用，也呼唤新型结构的有磷阻燃剂的诞生。DOPO衍生类化合物其具有独特的环状磷酸酯结构，与普通烷烃和芳烃基磷酸酯相比其分解温度较高，非常适用于加工温度较高的聚酯和聚醚类基体，如果与其他较低分解温度的阻燃剂配合使用阻燃效果更好。在使用过程中其分添加型和反应型两类。添加型DOPO衍生类阻燃剂通常由DOPO和小分子化合物反应，得到含DOPO结构的新化合物，该类化合物做为阻燃添加剂加入到底物中。中国专利申请CN201080022027.0(WO2010135398)公布一种典型的添加型DOPO衍生类阻燃剂6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷己环，6,6’-(1,4-乙烷二基)双-6,6’-二氧化物(DIDOPO)，其开始1％质量损失的分解温度为348℃，5％质量损失的分解温度为382℃。对于酚醛清漆环氧树脂层和板，添加DIDOPO至磷含量为3％时可达到UL-94V-1级阻燃标准。而当DIDOPO与二氧化硅和/或聚磷酸三聚氰胺复合使用时，6.6％的DIDOPO添加量就可获得V-0级阻燃标准。该阻燃剂虽然性能优异但由于它分子刚性较强与被阻燃聚合物基体的相容性较差，在聚合物基体中不易分散均匀，因而影响其广泛使用。反应型DOPO衍生类助燃剂通常是先合成得到含DOPO结构单元的活性单体，该活性单体经聚合或缩合反应后嵌入到聚合物链中。CN201010206426.4介绍一种在芳香基二元醇聚合单体上接入DOPO的方法。DE19522876中介绍DOPO与衣康酸或衣康酸化合物反应的方法，以及它们在阻燃聚酯纤维的应用。J.Appl.Poly.Sci.78,2000,228-235描述一种制备阻燃环氧树脂的方法，使用DOPO与马来酸和衣康酸反应的加成物再与二环氧甘油或双酚A反应。由于反应型DOPO环状磷酸酯结构被接入到基体聚合物分子结构中(主链或侧链上)，对聚合物的本身物理性能(如玻璃化转变温度，抗张强度等)影响较大，使用时要非常谨慎。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种合成简单、使用方便、磷含量高、阻燃效果更好的含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂，其结构式中包括不少于1个有机磷酸酯和不少于2个DOPO环状磷酸酯。作为本专利技术进一步的方案：所述复合结构磷阻燃剂的结构如结构式(c)所示，其中R1、R2、R3至少有一个为结构式(a)或结构式(b)中任意一种，除此之外的R1、R2或R3是烷基、芳香基；结构式(a)或结构式(b)中R为氢、烷基、芳香基、羧基、羧基芳基、羟基烷基、烷氧基烷基、芳氧基烷基、羟基芳基、烷氧基芳基或芳氧基芳基，并且R是相同或不同的取代基；n,m,p,q为数字1-20；所述含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂的制备方法，其过程分两步进行:(1)DOPO与多羟基链烷烃或取代链烃混合，其中多羟基链烷烃的羟基数目≥3，取代链烃中链烃碳数≥3，在保护气体下加热混合物至195-210℃反应14-17小时，使得其中至少有一个羟基没有参与反应，制得DOPO环状磷酸酯；(2)降至室温，再加入卤代氧磷或不完全酯化卤代氧磷，然后升温至55-65℃反应1.5-3小时，使得代氧磷或不完全酯化卤代氧磷与DOPO环状磷酸酯中未反应的羟基反应，降至室温即得复合结构磷阻燃剂。作为本专利技术进一步的方案：步骤(1)中，保护气体为氮气。作为本专利技术进一步的方案：步骤(1)中，在保护气体下加热混合物至200℃反应14小时，再在205℃下反应2小时。作为本专利技术进一步的方案：步骤(1)中，DOPO环状磷酸酯的结构包括但不限于结构式(a)或结构式(b)，其中R为氢、烷基、芳香基、羧基、羧基芳基、羟基烷基、烷氧基烷基、芳氧基烷基、羟基芳基、烷氧基芳基或芳氧基芳基，并且R是相同或不同的取代基；n,m,p,q为数字1-20。作为本专利技术进一步的方案：步骤(2)中，升温至60℃反应2小时。作为本专利技术进一步的方案：步骤(1)中，多羟基链烷烃采用对二甲苯、1,1-双(3,4-二甲基苯基)乙烷和含有碘化钠的醇溶液混合而成，对二甲苯、1,1-双(3,4-二甲基苯基)乙烷和含有碘化钠的醇溶液的质量比为100-101:800:55-65。作为本专利技术进一步的方案：醇溶液中碘化钠与醇的质量摩尔比为4.35:1g/mol，醇为丙三醇、丁三醇或季戊四醇。作为本专利技术进一步的方案：卤代氧磷采用三氯氧磷。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.该专利技术显著特征为一个分子中包括两种磷酸酯结构即普通磷酸酯和环状磷酸酯，提供在两种分解温度时的阻燃作用，一个出现在230-310℃之间，另一个出现在345℃之后。该阻燃剂实际起到普通磷酸酯和环状磷酸酯复合阻燃剂的阻燃效果。2.普通磷酸酯结构和长链烃连接环状磷酸酯结构(链烃碳数≥3)，提供分子相对的柔性，与聚醚、聚酯类基体具有较好的相容性。3.DOPO环状磷酸酯结构中包括多个P-C键，保证了其具有较高的阻燃效率，并且适用于具有较高加工温度的聚合物基体。4.本专利技术为添加型无卤磷系阻燃剂，合成简单，使用方便，磷含量高，阻燃效果更好。本专利技术区别于已有专利揭示的DOPO衍生化合物，在该复合结构中通过普通磷酸酯将多个通过碳-碳键连接的DOPO类环状磷酸酯结构缩合到一个化合物分子中。附图说明图1是本专利技术实施例4的测试结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1在一个3升的四颈烧瓶上安装上机械搅拌器、h型油水分离器和回流冷凝管、滴液漏斗和氮气入口。往其中加入253.3克(1.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂，其特征在于，其结构式中包括不少于1个有机磷酸酯和不少于2个DOPO环状磷酸酯。
【技术特征摘要】
1.一种含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂，其特征在于，其结构式中包括不少于1个有机磷酸酯和不少于2个DOPO环状磷酸酯。2.根据权利要求1所述的含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂，其特征在于，所述复合结构磷阻燃剂的结构如结构式(c)所示，其中R1、R2、R3至少有一个为结构式(a)或结构式(b)中任意一种，除此之外的R1、R2或R3是烷基、芳香基；结构式(a)或结构式(b)中R为氢、烷基、芳香基、羧基、羧基芳基、羟基烷基、烷氧基烷基、芳氧基烷基、羟基芳基、烷氧基芳基或芳氧基芳基，并且R是相同或不同的取代基；n,m,p,q为数字1-20；3.一种含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，其过程分两步进行:(1)DOPO与多羟基链烷烃或取代链烃混合，其中多羟基链烷烃的羟基数目≥3，取代链烃中链烃碳数≥3，在保护气体下加热混合物至195-210℃反应14-17小时，使得其中至少有一个羟基没有参与反应，制得DOPO环状磷酸酯；(2)降至室温，再加入卤代氧磷或不完全酯化卤代氧磷，然后升温至55-65℃反应1.5-3小时，使得代氧磷或不完全酯化卤代氧磷与DOPO环状磷酸酯中未反应的羟基反应，降至室温即得复合结构磷阻燃剂。4.根据权利要求3所述的含多DOPO环状磷酸酯的复合结构磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，保护气体为氮气。5.根据权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘长坤，郑洪良，
申请(专利权)人：淮安丹文化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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