基于苯基膦酸的新型无卤阻燃剂的合成及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于苯基膦酸的新型无卤阻燃剂的合成及应用，所述的阻燃剂结构式如下；其合成方法包含如下步骤：将对苯二胺用溶剂溶解，氮气保护和搅拌下，将溶液加热至回流，加入苯基膦酸，在回流下，持续搅拌4小时，然后自然冷却至室温，在室温下继续搅拌8小时，过滤，用溶剂洗涤滤饼至滤液为无色透明，然后将滤饼在80℃下干燥12小时得到阻燃剂PO

【技术实现步骤摘要】
基于苯基膦酸的新型无卤阻燃剂的合成及应用


[0001]本专利技术涉及环氧树脂材料的
，尤其涉及一种基于苯基膦酸的高效阻燃剂的合成及应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)由于其自身具备的高度可塑性、电绝缘性、耐腐蚀性等特点，被广泛应用于航空航天，电子行业，建筑业，船舶制造行业等领域。但是作为一种有机高分子材料，其自身的易燃性，以及燃烧时释放的大量烟气，既无法满足越来越严格的环保要求，同时也会给人们的生活带来危害。使这种高分子材料的使用受到了限制。
[0003]向EP中添加阻燃剂，不仅是为了满足越来越严格的建筑材料相关的法律法规要求，更是为了保障在高层建筑越来越多的当下，一旦发生火灾，使用了EP的建筑材料能够直接阻止火灾的发生；或者抑制火灾的蔓延，直到消防队赶到火灾现场。还有一点值得注意的是，大量因火灾丧生的人并非死于烧伤，而是因火灾产生的浓烟使室内人员窒息导致的身亡，这也意味着除了阻燃效果，阻燃剂具备的抑烟性也是重中之重。
[0004]由于传统的含卤阻燃剂在燃烧时会释放大量有毒气体，会对人的身体健康造成严重损害，且又越来越多的国家禁止了含卤阻燃剂的使用，因此作为一种面向未来的阻燃剂，无卤阻燃剂成为了当前阻燃剂的研发重点。最近几年研究涉及比较多的阻燃剂多以DOPO(9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物)、APP(聚磷酸铵)及它们的衍生物，而目前基于苯基膦酸的阻燃剂的相关研究数量并不多。因此亟需一种制备过程简单，阻燃效果良好，不含有卤素，具备足够的新颖性和潜在的应用价值的阻燃剂制备方法。

技术实现思路

[0005]基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种处理效果好的基于苯基膦酸的新型无卤阻燃剂的合成及应用，该基于苯基膦酸的新型无卤阻燃剂的合成及应用能有效的对含有化学成分的废气进行合理利用，并达到安全排放的标准。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种含苯基膦酸结构的阻燃剂，所述的阻燃剂结构式如下；
[0007][0008]一种如上所述的含苯基膦酸结构的阻燃剂的合成方法，所述方法按照如下反应方
程式进行：
[0009][0010]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的含苯基膦酸结构的阻燃剂的合成方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
[0011]作为上述技术方案的改进，包含如下步骤：将对苯二胺用溶剂溶解，氮气保护和搅拌下，将溶液加热至回流，加入苯基膦酸，在回流下，持续搅拌4小时，然后自然冷却至室温，在室温下继续搅拌8小时，过滤，用溶剂洗涤滤饼至滤液为无色透明，然后将滤饼在80℃下干燥12小时得到阻燃剂PO
‑
PA。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述对苯二胺和苯基膦酸的摩尔比为2.1
‑
2.5～1.0
‑
1.2。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述溶解温度为室温。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述加热温度为80℃。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述溶剂为乙醇或甲醇。
[0016]一种如上任一所述的含苯基膦酸结构的阻燃剂的应用，所述基于苯基膦酸设计合成的阻燃剂在环氧树脂中作为添加剂应用。
[0017]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的基于苯基膦酸的新型无卤阻燃剂的合成及应用进一步包括下列技术特征的部分或全部：
[0018]作为上述技术方案的改进，所述添加剂为阻燃剂。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：
[0020]1、与现有技术相比，本合成反应方法简单，目标产物PO
‑
PA可通过一锅法合成，制备完成后通过直接过滤、洗涤即可得到产物纯品、所用溶剂安全环保，操作安全简单，制备成本低，具有很大的工业化价值。
[0021]2、与现有技术相比，本专利技术制备的这种基于苯基膦酸的新型阻燃剂具有良好的阻燃性，当阻燃剂添加量为10wt％，改性树脂在垂直燃烧的测试中能通过UL94 V
‑
0评级，且改性后EP的极限氧指数由纯EP的25.8％提升到28.7％，垂直燃烧通过UL94 V
‑
0级。
[0022]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0024]图1为阻燃剂的FTIR谱图。
具体实施方式
[0025]下面详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
[0026]需要说明的是以下实施例中的物料份数均为重量份数。实施例中的极限氧指数采用HC
‑
2C型氧指数测定仪按照GB/T 2406
‑
1993进行测试，垂直燃烧采用CZF
‑
2型垂直燃烧仪按照GB/T2408
‑
1996进行测试。
[0027]实施例1
[0028]阻燃剂PO
‑
PA的制备方法，包括以下步骤：
[0029]带有装配了冷凝回流管、磁力搅拌器磁力搅拌以及油浴加热装置的500mL三口烧瓶中加入5.94g对苯二胺，并用300mL乙醇溶解，在氮气保护和搅拌下，将溶液加热至回流，此时溶液的温度为80℃，之后向烧瓶中加入7.90g苯基膦酸，反应的混合物在回流下，持续搅拌4小时,然后整个体自然冷却至室温，并继在室温下搅拌8小时。在反应结束后，直接过滤通过反应得到的混合物，并用乙醇洗涤滤饼至滤液为无色透明。然后在真空烘箱的帮助下将获得的粉末(PO
‑
PA)在80℃下干燥12小时。
[0030]1)准确称取0.055mol(5.94g)对苯二胺,0.05mol(7.90g)苯基膦酸，量取300mL乙醇，在氮气保护，以及升温至80℃下磁力搅拌反应4h；反应结束后，继续搅拌8小时。在反应结束后，将所得的产物直接抽滤，并用乙醇洗涤滤饼，得到的产物(PO
‑
PA)置于真空干燥箱中80℃干燥处理12小时。
[0031]2)为了考察本专利技术制备的无卤阻燃剂在环氧树脂中的阻燃效果，本专利技术将以上部分实施例制备的阻燃剂，分别用于以下应用例，以双酚A型环氧树脂(E
‑
44)为例，将固化剂4 4'
‑
二氨基二苯甲烷(DDM)与环氧树脂混合后在适当的温度下固化，然后制作成标准样条。本专利技术对一些样条进行极限氧指数与垂直燃烧测试。
[0032]图1为阻燃剂的FTIR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含苯基膦酸结构的阻燃剂，其特征在于，所述的阻燃剂结构式如下；2.一种如权利要求1所述的含苯基膦酸结构的阻燃剂的合成方法，其特征在于：所述方法按照如下反应方程式进行：3.如权利要求2所述的含苯基膦酸结构的阻燃剂的合成方法，其特征在于，包含如下步骤：将对苯二胺用溶剂溶解，氮气保护和搅拌下，将溶液加热至回流，加入苯基膦酸，在回流下，持续搅拌4小时，然后自然冷却至室温，在室温下继续搅拌8小时，过滤，用溶剂洗涤滤饼至滤液为无色透明，然后将滤饼在80℃下干燥12小时得到阻燃剂PO
‑
PA。4.如权利要求3所述的含苯基膦酸结构的阻燃剂的合成方法，其特征在于：所述对苯二胺和苯基膦酸的摩尔比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红，王新宇，潘志权，程清蓉，吴汉军，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：