阻燃剂三聚O,O-丙撑磷腈化合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种阻燃剂三聚O，O‑丙撑磷腈化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：

Trimeric O, O-propylene phosphazene flame retardant and its preparation method

The present invention relates to a flame retardant triO, O propylene phosphazene compound and its preparation method. The structure of the compound is as follows:

【技术实现步骤摘要】
阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物及其制备方法
本专利技术涉及一种阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物及其制备方法，该化合物含有磷、氮双阻燃元素，可用作聚酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃剂。
技术介绍
随着合成材料在电子电器，交通运输，室内装饰等领域的广泛应用，由此而带来的火灾隐患也越来越多，因而合成材料的阻燃已经成为人们关注的重要问题。目前，阻燃材料发展的趋势是在提高阻燃性能的同时，更加注重环保与生态安全。磷氮系协同阻燃剂，具有无卤、低毒、分解温度高、机械加工性能好等特点。因而，磷氮系阻燃剂在国内外的应用与研究越来越受到重视。本专利技术公开了一种阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物及其制备方法，该化合物属多磷多氮结构，磷含量高，还有协同阻燃元素氮。该产品结构对称性好，芳性稳定，分解温度高，与高分子材料相容性好，能适应材料的高温加工；其由六氯环三磷腈和间二醇为原料一步反应制得，且原料廉价易得，具有很好的应用开发前景。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提出一种阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物，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：一种阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：式中R为H或CH3。本专利技术的另一目的在于提出一种阻燃剂三聚O，O-丙撑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：将六氯环三磷腈溶解入有机溶剂中，加入缚酸剂，控制六氯环三磷腈和间二醇及缚酸剂的摩尔比为1∶3∶6反应，将间二醇滴加到上述溶液中，冷却条件下，以滴加速度控制反应温度不高于40℃，滴完后升温至60℃～100℃，保温反应10～15h；降温至30℃以下，抽滤除去生成的缚酸剂盐酸盐，减压蒸馏出有机溶剂(回收利用)，分别加入相对产物理论质量克数2～3倍体积毫升数的水洗涤两次，分出下层有机相，再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，得无色透明液体三聚O，O-丙撑磷腈。该方法还可为：将六氯环三磷腈溶解入有机溶剂中，滴加六氯环三磷腈3倍摩尔的间二醇，冷却条件下，以滴加速度控制反应温度不高于40℃，滴完后升温至60℃～100℃，保温反应13～18h，至无氯化氢放出；降温至30℃以下，减压蒸馏出有机溶剂(回收利用)，分别加入相对产物理论质量克数2～3倍体积毫升数的水洗涤两次，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，得无色透明液体三聚O，O-丙撑磷腈。如上所述的间二醇为1，3-丙二醇、1，3-丁二醇或2，4-戊二醇。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、氯仿、乙腈或二氧六环，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。本专利技术的三聚O，O-丙撑磷腈为无色透明液体，其中丙撑磷腈，分解温度为289±5℃，密度为1.261(25℃)，折光率为nD25＝1.3273；甲基丙撑磷腈，分解温度为320±5℃，密度为1.255(25℃)，折光率为nD25＝1.3145；二甲基丙撑磷腈，分解温度为332±5℃，密度为1.216(25℃)，折光率为nD25＝1.3021。产率为89.3％～95.8％，可用作聚酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、聚乙烯醇和涂料等的阻燃剂。该阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物的制备原理如下式所示：式中R为H或CH3。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：①本专利技术阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物结构新颖，磷含量高达26.1％，氮含量高达11.8％，阻燃元素总含量高达37.9％。结构对称好，稳定性高，能适用于多种工程塑料的高温加工，氮磷协同阻燃效能高，具有很好的增塑性；②本专利技术阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈不含卤素，属膨胀型环境友好阻燃剂；③本专利技术阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈的制备方法为一步反应，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是丙撑磷腈的红外光谱图：图1表明，在2968.4cm-1为亚甲基C-H键的伸缩振动峰，1473.5cm-1处为亚甲基C-H键的弯曲振动峰，1221.7cm-1为磷腈骨架P＝N的伸缩振动吸收峰，1026.9cm-1和874.2cm-1为磷腈骨架上P-N的伸缩振动吸收峰，996.9cm-1为P-O-C的特征吸收峰。图2是丙撑磷腈的核磁谱图：图2表明，以氘代氯仿做溶剂，δ7.26为氘代氯仿峰，δ3.76-3.84为与氧相连的亚甲基氢峰，δ1.75-1.82为与碳相连的亚甲基氢峰。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、温度计和冷凝管，并在冷凝管上口装有干燥管的250mL三口瓶中，用氮气置换掉瓶内的空气，加入6.95g(0.02mol)六氯环三磷腈、60mL四氢呋喃、12.12g(0.12mol)三乙胺，搅拌使六氯环三磷腈溶解后，滴加4.56g(0.06mol)1，3-丙二醇，冷却条件下，以滴加速度控制反应温度不高于40℃，滴完后升温至60℃，保温反应15h；降温至30℃以下，抽滤除去生成的三乙胺盐酸盐，滤液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无水硫酸镁进行干燥，抽滤，滤液减压蒸馏除去乙酸乙酯，得无色透明液体丙撑磷腈，产率：90.3％，分解温度为289±5℃，密度为1.261(25℃)，折光率为nD25＝1.3273。实施例2在装有搅拌器、温度计和冷凝管，并在冷凝管上口装有干燥管的250mL三口瓶中，用氮气置换掉瓶内的空气，加入6.95g(0.02mol)六氯环三磷腈、60mL氯仿、12.12g(0.12mol)三乙胺，搅拌使六氯环三磷腈溶解后，滴加4.56g(0.06mol)1，3-丙二醇，冷却条件下，以滴加速度控制反应温度不高于40℃，滴完后升温至60℃，保温反应15h；降温至30℃以下，抽滤除去生成的三乙胺盐酸盐，滤液减压蒸馏除去氯仿(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无水硫酸镁进行干燥，抽滤，滤液减压蒸馏除去乙酸乙酯，得无色透明液体丙撑磷腈，产率：91.2％，分解温度为289±5℃，密度为1.261(25℃)，折光率为nD25＝1.3273。实施例3在装有搅拌器、温度计和冷凝管，并在冷凝管上口装有干燥管的250mL三口瓶中，用氮气置换掉瓶内的空气，加入6.95g(0.02mol)六氯环三磷腈、60mL乙腈、14.52g(0.12mol)N，N-二甲基苯胺，搅拌使六氯环三磷腈溶解后，滴加4.56g(0.06mol)1，3-丙二醇，冷却条件下，以滴加速度控制反应温度不高于40℃，滴完后升温至80℃，保温反应13h；降温至30℃以下，抽滤除去生成的N，N-二甲基苯胺盐酸盐，滤液减压蒸馏除去乙腈(回收利用)，分别加入20mL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃剂三聚O，O‑丙撑磷腈化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一种阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：式中R为H或CH3。2.根据权利要求1所述的阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物的制备方法，其特征在于，该方法为：将六氯环三磷腈溶解入有机溶剂中，加入缚酸剂，控制六氯环三磷腈和间二醇及缚酸剂的摩尔比为1∶3∶6反应，将间二醇滴加到上述溶液中，冷却条件下，以滴加速度控制反应温度不高于40℃，滴完后升温至60℃～100℃，保温反应10～15h；降温至30℃以下，抽滤除去生成的缚酸剂盐酸盐，减压蒸馏出有机溶剂，分别加入相对产物理论质量克数2～3倍体积毫升数的水洗涤两次，分出下层有机相，再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，得无色透明液体三聚O，O-丙撑磷腈。3.根据权利要求1所述的阻燃剂三聚O，O-丙撑磷腈化合物的制备方法，其特征在于，该方法为：将六氯环三磷腈溶解入有机溶剂中，滴加六氯环三磷腈3倍摩尔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红霞，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