一种阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃剂，为多官能团环氧磷酸酯，具有式I所示结构。本发明专利技术还提供了上述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯丙二醇脱水，滴加三氯化磷和甲苯的混合溶液进行反应，控制反应温度为25

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有机化学合成领域，特别涉及一种阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)是聚合物基复合材料应用最广泛的基体树脂。EP是一种热固性树脂，自1930年问世，1947年美国实现工业化生产以来，至今已有50多年历史。由于环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点，广泛应用于涂料、胶黏剂、轻工、建筑、机械、航天航空、电子电气绝缘材料、先进复合材料基体等各个领域。然而，环氧树脂的应用存在一个最大的缺点，就是其易于燃烧，环氧树脂固化物的易燃属性一直是限制其应用的一个重要原因。因此，环氧树脂的阻燃性能研究对于扩大其应用范围具有重要意义。
[0003]目前应用最多的阻燃型环氧树脂是含卤素的高级环氧树脂，其在精密仪器的防火耐热和导电方面有着无可比拟的优势，特别是高级含溴环氧树脂目前在薄板层压和作为微电子设备的阻燃方面起着重大作用。但是，有关研究表明高级含溴环氧树脂在燃烧过程中会释放出溴化氢、多溴代二苯并噁烷(PBDDs)和多溴代二苯并呋喃(PBDFs)等刺激性、腐蚀性的有毒气体，而且多溴代物是强致癌物质。2003年2月13日，欧盟在其《官方公报》上发布了《电气及电子设备废弃物处理法》(WEEE)和《电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)，对无卤、无铅的环保电子材料加以规范。明确规定铅、汞、镉、铬(6价)、多溴联苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)六种化学物质自2006年7月1日起禁止在欧盟国家内销售的电子电器产品中使用。我国信息产业部也出台了《电子信息产品污染控制管理办法》，并已于2007年3月1日开始执行，希望从源头上控制有毒有害物质在电子产品中的使用。
[0004]环氧树脂的阻燃研究的方向日益趋向于无卤化。如何取代卤素，研制高效、低毒、低烟的无卤环保型阻燃剂及新型阻燃环氧树脂材料成为了国内外学者的研究热点。随着人们对环保和人身健康越来越重视，无卤含磷阻燃剂成为了人们重要的研究对象。而热固性环氧树脂用含磷阻燃剂多为物理添加型阻燃剂，添加后不但固化物的性能下降较为明显而且还可能出现析出现象。
[0005]目前无卤素阻燃环氧树脂一般通过两种方法制备得到。一种是添加法，一种是改性聚合方法。添加法一般通过在环氧树脂结构中直接添加无卤粉体阻燃剂进行改性，阻燃剂与环氧树脂是物理混合，在提高环氧树脂阻燃性的同时会较大程度的增加环氧树脂的粘度，降低树脂的工艺性能，阻燃剂的添加量不能太高，阻燃性能改善有限。改性聚合法是将环氧树脂与可反应的含磷化合物进行改性聚合，该法制备阻燃环氧树脂反应条件苛刻，加工难度大，且含磷物一般处于改性加成端，而非主链上，导致阻燃环氧树脂的耐热性较差。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阻燃剂及其制备方法。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种阻燃剂，其为多官能团环氧磷酸酯，所述多官能团环氧磷酸酯具有式I所示结构：
[0010][0011]可选地，多官能团环氧磷酸酯由氯醇醚酚醛磷酸酯制得，所述氯醇醚酚醛磷酸酯由氯醇醚磷酸酯制得。
[0012]可选地，氯醇醚酚醛磷酸酯具有式II所示结构：
[0013][0014]可选地，氯醇醚磷酸酯具有式III所示结构：
[0015][0016]可选地，多官能团环氧磷酸酯的环氧值为130
‑
135mol/100g。
[0017]一种上述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)将氯丙二醇脱水，然后滴加三氯化磷和甲苯的混合溶液进行反应，控制反应温度为25
‑
35℃，反应过程中有HCl释放；滴加完后将温度升高至65
‑
90℃，保温至无HCl放出；升温至135℃并抽真空，将副产物和甲苯抽出，得到所述氯醇醚磷酸酯；
[0019](2)向步骤(1)得到的氯醇醚磷酸酯中加入苯酚，控制温度为80
‑
90℃，分批次加入
甲醛，保温2h，得到所述氯醇醚酚醛磷酸酯；
[0020](3)向步骤(2)得到的氯醇醚酚醛磷酸酯中加入环氧氯丙烷，降温至65℃，减压回流滴入NaOH，加入适量水和甲苯、分层，取出上层后脱出甲苯即得所述多官能团环氧磷酸酯。
[0021]可选地，步骤(1)中，将所述氯丙二醇加入反应釜中，升温至105℃，开启真空泵抽真空至35tor，脱水至0.05％以下。
[0022]可选地，步骤(1)中，所述三氯化磷和甲苯的混合溶液中，所述三氯化磷和甲苯质量比为3：1。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下技术效果：
[0024]1、本专利技术合成的环氧磷酸酯具有5个环氧活性基团，提高阻燃性的同时保证环氧树脂固化物具有较高的Tg值；
[0025]2、本专利技术合成的环氧磷酸酯的含磷量高达10％以上，添加少量阻燃等级即可达到UL94V
‑
0；
[0026]3、本专利技术合成环氧磷酸酯的原料易得且成本低、工艺简单成本低、环境友好，适合工业化生产，环氧磷酸酯收率高。
具体实施方式
[0027]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。虽然本专利技术的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此专利技术的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作专利技术介绍的目的是为了覆盖基于本专利技术的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本专利技术的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本专利技术也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本专利技术的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]实施例
[0029]涉及的合成路线如下：
[0030][0031]具体工艺步骤如下：
[0032](1)将3.5mol氯丙二醇投入反应釜中并升温到105℃，开启真空泵抽真空至35tor，脱水至0.05％以下；将反应釜温度降低到25℃，缓慢将三氯化磷的甲苯溶液滴入反应釜内(三氯化磷和甲苯质量比为3：1)，滴加为放热反应，适当调节滴加速度使温度维持在25℃
‑
35℃之间；反应有HCl释放，反应接尾管收集HCl，滴加完毕后将温度缓慢升高到90℃，并保温至无释放；升温到135℃并开启真空泵，将副产物和甲苯抽出反应釜，得到中间产物1；
[0033](2)向步骤(1)所得中间产物1中加入苯酚，降温至80℃，分批次加入甲醛，此过程中控制反应釜温度不超过90℃，加完后控制温度为80℃保温2h，得到中间产物2；
[0034](3)向步骤(2)所得中间产物2中加入环氧氯丙烷，降温至65℃，减压回流滴入NaOH，加入适量水和甲苯、分层，取出上层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂为多官能团环氧磷酸酯，所述多官能团环氧磷酸酯具有式I所示结构：2.如权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于，所述多官能团环氧磷酸酯由氯醇醚酚醛磷酸酯制得，所述氯醇醚酚醛磷酸酯由氯醇醚磷酸酯制得。3.如权利要求2所述的阻燃剂，其特征在于，所述氯醇醚酚醛磷酸酯具有式II所示结构：4.如权利要求2所述的阻燃剂，其特征在于，所述氯醇醚磷酸酯具有式III所示结构：5.如权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于，所述多官能团环氧磷酸酯的环氧值为130
‑
135mol/100g。6.一种权利要求1
‑
5任一项所述阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氯丙二醇脱水，然后滴加三氯化磷和甲苯的混合溶液进行反应，控制反应温度为25
‑
35℃，反应过程中有HCl释放；滴加完...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆学军，李冰，周鑫，
申请(专利权)人：烟台东化新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：