一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及阻燃剂技术领域，提供了一种反应型磷氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：将带有活泼氢的含磷化合物、带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物、溶剂和催化剂混合进行加成反应，得到反应型磷氮阻燃剂。本发明专利技术提供的方法通过一步加成反应即可制备得到反应型磷氮阻燃剂，步骤简单，容易操作，适合扩大生产；并且本发明专利技术提供的方法反应条件温和、周期短且产率高，后处理简单。本发明专利技术还提供了上述方案所述方法制备的反应型磷氮阻燃剂，本发明专利技术提供的反应型磷氮阻燃剂阻燃性好，添加量低，且结构中包括具有反应活性的乙烯基，可以通过进一步发生接枝反应引入其他功能型基团。

A reactive phosphorus nitrogen flame retardant and its preparation

The invention relates to the technical field of flame retardant, and provides a preparation method of reactive phosphorus nitrogen flame retardant, which comprises the following steps: mixing phosphorus compounds with active hydrogen, compounds with isocyanate and vinyl, solvent and catalyst for addition reaction to obtain reactive phosphorus nitrogen flame retardant. The method of the invention can prepare reactive phosphorus nitrogen flame retardant through one-step addition reaction, which is simple in steps, easy to operate and suitable for expanding production; moreover, the method of the invention has mild reaction conditions, short cycle, high yield and simple post-treatment. The reactive phosphorus nitrogen flame retardant prepared by the method of the above scheme is also provided. The reactive phosphorus nitrogen flame retardant provided by the invention has good flame retardancy, low addition amount, and the structure includes vinyl with reaction activity. Other functional groups can be introduced through further grafting reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法
本专利技术涉及阻燃剂
，特别涉及一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
磷氮阻燃剂同时含有P元素和N元素，兼具磷系阻燃剂和氮系阻燃剂的特点，具有高效、无卤、低烟、环保等特点。其中P元素既可以在气相中发挥作用，也可以在凝聚相中发挥作用，兼具凝聚相阻燃和气相阻燃的效果，氮元素促进成炭，起到隔热、阻燃、抑烟的作用，从而引起了人们的极大兴趣。添加型磷氮阻燃剂由于添加量大，存在与基体的不兼容等问题，对聚合物的力学性能造成很大的影响，使聚合物的实用性下降。反应型磷氮阻燃剂能够很好的解决和基材相容型问题，在提高阻燃性的同时，降低对基材本身性能的破坏，成为人们研究的热点。公开号为CN106589730B的中国专利公开了“一种改型性磷氮阻燃剂的制备方法”，其中通过磷酸、乙二醇、三聚氰胺和甲基异丁基甲醇进行酯化反应和成盐反应，得到中间产物，再进行改性得到产品，制备流程较为复杂。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种反应型磷氮阻燃剂及其制备方法。本专利技术提供的制备方法步骤简单，适合扩大生产，所得阻燃剂阻燃性好。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种反应型磷氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：将带有活泼氢的含磷化合物、带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物、溶剂和催化剂混合进行加成反应，得到反应型磷氮阻燃剂。优选的，所述带有活泼氢的含磷化合物包括1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物或含磷多元醇。优选的，所述带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物包括甲基丙烯酸异氰基乙酯、甲基丙烯酰异氰酸酯或异氰酸乙烯酯。优选的，所述带有活泼氢的含磷化合物中的活泼氢和带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1～3。优选的，所述溶剂包括丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚和乙腈中的一种或几种；所述带有活泼氢的含磷化合物和带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物的总质量和溶剂的体积比为1g：5～50mL。优选的，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡和/或三乙胺；所述带有活泼氢的含磷化合物和带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物的总质量与催化剂的质量比为1:0.001～0.05。优选的，所述加成反应的温度为30～50℃，时间为12～24h。优选的，加成反应完成后，还包括将所得产物料液进行后处理；所述后处理包括以下步骤：将产物料液和水混合，固体析出后依次进行过滤和干燥，得到反应型磷氮阻燃剂；或，所述后处理包括以下步骤：将所得产物料液旋蒸除去溶剂，将剩余固体产物干燥，得到反应型磷氮阻燃剂。优选的，所述产物料液和水的体积比为1:5～50。本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备的反应型磷氮阻燃剂。本专利技术提供了一种反应型磷氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：将带有活泼氢的含磷化合物、带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物、溶剂和催化剂混合进行加成反应，得到反应型磷氮阻燃剂。本专利技术提供的方法通过一步加成反应即可制备得到反应型磷氮阻燃剂，步骤简单，容易操作，适合扩大生产；进一步的，本专利技术提供的方法反应条件温和、周期短且产率高，并且后处理简单。本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备的反应型磷氮阻燃剂，本专利技术提供的反应型磷氮阻燃剂阻燃性好，添加量低，且结构中包括具有反应活性的乙烯基，可以通过进一步发生接枝反应引入其他功能型基团。附图说明图1为实施案例1制备的反应型磷氮阻燃剂的FT-IR谱图；图2为实施案例1制备的反应型磷氮阻燃剂的1H-NMR谱图；图3为实施案例1制备的反应型磷氮阻燃剂的质谱图；图4为实施案例3制备的反应型磷氮阻燃剂的FT-IR谱图；图5为实施案例3制备的反应型磷氮阻燃剂的1H-NMR谱图；图6为实施案例3制备的反应型磷氮阻燃剂的质谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种反应型磷氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：将带有活泼氢的含磷化合物、带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物、溶剂和催化剂混合进行加成反应，得到反应型磷氮阻燃剂。在本专利技术中，所述带有活泼氢的含磷化合物优选包括1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)或含磷多元醇；所述含磷多元醇优选包括三羟甲基氧化膦、乙基磷酸酯齐聚物二元醇(OP550)；所述带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物优选包括甲基丙烯酸异氰基乙酯、甲基丙烯酰异氰酸酯或异氰酸乙烯酯。在本专利技术中，所述带有活泼氢的含磷化合物中的活泼氢和带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物中的异氰酸酯基的摩尔比优选为1:1～3，更优选为1:1.5～2.5。在本专利技术中，所述溶剂优选包括丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚和乙腈中的一种或几种；所述带有活泼氢的含磷化合物和带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物的总质量和溶剂的体积比优选为1g：5～50mL，更优选为1g：10～40mL。在本专利技术中，所述催化剂优选包括二月桂酸二丁基锡和/或三乙胺；所述带有活泼氢的含磷化合物和带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物的总质量与催化剂的质量比优选为1:0.001～0.05，更优选为1:0.005～0.03。在本专利技术中，所述加成反应的温度优选为30～50℃，更优选为30～38℃，进一步优选为32～35℃，时间优选为12～24h，更优选为15～20h；所述加成反应优选在惰性气体保护下进行。在本专利技术的具体实施例中，优选先将带有活泼氢的含磷化合物、带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物和溶剂加入反应容器中，然后再滴加催化剂；本专利技术对所述催化剂的滴加速率没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的滴加速率即可；本专利技术的反应时间自催化剂滴加完毕开始计；在本专利技术中，所述反应容器优选带有控温装置、冷凝回流装置、磁力搅拌装置和惰性气体保护装置。在本专利技术中，所述加成反应的反应原理如式I所示(式I中的R和R'表示化合物中的基团，无特殊意义，式I仅意在表示活泼氢和异氰酸酯基的反应过程)：加成反应完成后，本专利技术还优选包括将所得产物料液进行后处理；所述后处理包括以下步骤：将产物料液和水混合，固体析出后依次进行过滤和干燥，得到反应型磷氮阻燃剂。在本专利技术中，所述水优选为去离子水；所述所述产物料液和水的体积比优选为1:5～50，更优选为1:10～40；本专利技术优选将产物料液倒入去离子水中进行搅拌，搅拌过程中固体析出；本专利技术对所述搅拌的时间没有特殊要求，能够使固体析出完全即可；在本专利技术中，所述过滤优选为抽滤；所述干燥的温度优选为60℃～80℃，本专利技术对所述干燥的时间没有特殊要求，能够将产物中的水分完全去除即可。在本专利技术中，还可以通过以下方法进行后处理：将所得产物料液旋蒸除去溶剂，将剩余固体产物干燥，得到反应型磷氮阻燃剂；在本专利技术中，所述旋蒸用容器优选为茄形瓶，本专利技术对所述旋蒸的条件没有特殊要求，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应型磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将带有活泼氢的含磷化合物、带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物、溶剂和催化剂混合进行加成反应，得到反应型磷氮阻燃剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种反应型磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将带有活泼氢的含磷化合物、带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物、溶剂和催化剂混合进行加成反应，得到反应型磷氮阻燃剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述带有活泼氢的含磷化合物包括1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物或含磷多元醇。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物包括甲基丙烯酸异氰基乙酯、甲基丙烯酰异氰酸酯或异氰酸乙烯酯。


4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述带有活泼氢的含磷化合物中的活泼氢和带有异氰酸酯基和乙烯基的化合物中的异氰酸酯基的摩尔比为1:1～3。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚和乙腈中的一种或几种；所述带有活泼氢的含磷化合物和带有异氰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文超，张鑫，杨荣杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11