一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法及其应用技术

本发明专利技术涉及阻燃剂技术领域，且公开了一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法，包括以下步骤：S1：准备原料，准备对羟基苯甲醛、六氯环三磷腈、无水碳酸钾、四氢呋喃、无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮、KH550、聚氨酯，备用；S2：制备中间体，提前将磁力搅拌水浴锅加热到28

【技术实现步骤摘要】
一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法及其应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂
，尤其涉及一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法及其应用。

技术介绍

[0002]阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的，其有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。
[0003]阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用，有机硅阻燃剂具有耐热、抗氧化和良好的阻燃成炭性能，主要应用于交通运输、电子电气设备、家具以及建筑材料领域，但其阻燃性能有待提升；磷氮系膨胀型阻燃剂(IFR)具有阻燃、隔热、隔氧功能，生烟量少，也不易形成有毒气体和腐蚀性气体，但与高分子相容性差，稳定性有待提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中单一有机硅阻燃剂、膨胀型阻燃剂稳定性、阻燃性、阻燃剂与高分子的相容性不足的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法，包括以下步骤：
[0007]S1：准备原料，准备对羟基苯甲醛、六氯环三磷腈、无水碳酸钾、四氢呋喃、无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮、KH550、聚氨酯，备用；
[0008]S2：制备中间体，提前将磁力搅拌水浴锅加热到28
‑
38℃，在500mL的烧瓶中依次加入14
‑
25g对羟基苯甲醛、30
‑
40g无水碳酸钾以及200
‑
300mL四氢呋喃，放入磁力搅拌子后置于磁力搅拌水浴锅中，在28
‑
34℃下搅拌1.5h，搅拌完成后使用电子天平称取5
‑
9g六氯环三磷腈，置于烧杯中加入30
‑
60mL四氢呋喃溶解，在相同温度下，使用恒压漏斗缓慢滴加进入上述烧瓶中，滴加时间为0.5
‑
2h，滴加完毕后，封闭系统，恒温反应0.6
‑
1.2h，接着将磁力搅拌水浴锅温度升至60
‑
70℃，搭建冷凝回流装置，在到达设定温度后在此温度下进行冷凝回流20
‑
33h，到达设定时间后，将烧瓶中的液体固体一同倒出，使用常压蒸馏对反应液进行浓缩，然后把浓缩液慢慢倒进过量去离子水中缓慢倒入的同时，使用玻璃棒进行快速搅拌，在此过程中有白黄色的固体析出，使用布氏漏斗和真空泵进行抽滤，然后将产物倒出后，使用去离子水将产物洗涤、烘干，烘干后，使用过量的无水乙醇洗涤烘干后的粗产物来去除未反应完全的对羟基苯甲醛，抽滤烘干后，将产物使用乙酸乙酯进行2
‑
16重结晶，重结晶完成后，将真空干燥箱设置为45
‑
55℃，将产物置于真空干燥箱中，烘干7
‑
10小时，得到精制的白黄色固体六(4
‑
醛基苯氧基)环三磷腈(HAPCP)；
[0009]S3：制备HATC，向250mL三口烧瓶中按顺序依次加入1
‑
5g六(4
‑
醛基苯氧基)环三磷腈以及35
‑
46mL丙酮，将其置于电磁水浴搅拌锅中，等到水温达到46
‑
60℃时开始进行搅拌溶解等待HAPCP完全溶解于丙酮后，量取5
‑
8mL的KH550以及15mL丙酮作为溶剂在烧杯中搅拌均匀后，将其装入恒压漏斗中缓慢滴入上述三口烧瓶体系中，滴加时间为25
‑
34min，等待
滴加结束之后，让体系在水浴锅中进行恒温反应5
‑
9h，反应完成后将其中的产物倒出备用，然后搭建常压蒸馏装置对反应液浓缩，准备去离子水备用，将浓缩后的反应产物倒入其中，使用玻璃棒快速搅拌，搅拌过后生成白黄色固体，使用真空泵及布氏漏斗进行抽滤，对抽滤以后的固体用去离子水进行多次洗涤，直至最终滤液变得澄清为止，接着使用乙酸乙酯对产品进行重结晶，最后把置于45
‑
60℃的真空干燥箱中将其烘干至恒重，最终制得六(γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷)环三磷腈(HATC)。
[0010]作为本专利技术的进一步方案：所述S3将浓缩后的反应产物缓慢倒入其中，在缓慢倒入的同时使用玻璃棒快速搅拌，搅拌过后生成白黄色固体，持续搅拌半小时后确保没有剩余产物产出后再进行抽滤。
[0011]作为本专利技术的进一步方案：所述S3中对抽滤以后的固体用去离子水进行多次洗涤后使用乙酸乙酯对产品进行重结晶的次数为2
‑
14次。
[0012]作为本专利技术的进一步方案：所述S2中白黄色的固体使用布氏漏斗和真空泵进行抽滤，抽干后，将产物倒出后，使用去离子水将产物洗涤2
‑
12次，后置于烘箱中烘干。
[0013]本专利技术还提出了一种含磷氮有机硅阻燃剂的应用，将制备的所述HATC使用研钵研细，然后将一次性纸杯标号后将称量好的聚氨酯分别倒入各个标号纸杯中，根据每个纸杯中聚氨酯的量计算所需要加入的HATC的量，按照1％，2％，3％，4％，5％依次类推，分别加入HATC，加入后，使用玻璃棒搅拌25min，搅拌完成后，取出塑料板，将搅拌完成得到的产品倒在塑料板上，等待24小时后，材料在塑料板上自然铺展开，成膜状，得到HATC聚氨酯阻燃材料。
[0014]本专利技术的有益效果为：
[0015]1、通过使用乙酸乙酯对产物进行多次重结晶能够对产物进行提纯，从而有效去除杂质，提高纯度。
[0016]2、采用六氯环三磷腈，对羟基苯甲醛，无水碳酸钾为原料，以丙酮，四氢呋喃为溶剂，最终合成了含磷氮有机硅阻燃剂阻燃剂，提高了阻燃剂的稳定性、阻燃性及其与高分子的相容性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的HATC合成路线示意图；
[0018]图2为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的原料的红外谱示意图；
[0019]图3为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的HAPCP的红外谱示意图；
[0020]图4为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的50℃下HATC的红外谱示意图；
[0021]图5为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的45℃下HATC的红外谱示意图；
[0022]图6为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的HATC的固体核磁氢谱示意图；
[0023]图7为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的HATC在N2氛围下的热失重曲线示意图；
[0024]图8为本专利技术提出的一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法的样品燃烧中和燃烧后图像。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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。
[0026]实施例1
[0027]参照图1，一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法，包括以下步骤：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含磷氮有机硅阻燃剂的合成方法，包括以下步骤：S1：准备原料，准备对羟基苯甲醛、六氯环三磷腈、无水碳酸钾、四氢呋喃、无水乙醇、乙酸乙酯、丙酮、KH550、聚氨酯，备用；S2：制备中间体，提前将磁力搅拌水浴锅加热到28
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38℃，在500mL的烧瓶中依次加入14
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25g对羟基苯甲醛、30
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40g无水碳酸钾以及200
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300mL四氢呋喃，放入磁力搅拌子后置于磁力搅拌水浴锅中，在28
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34℃下搅拌1.5h，搅拌完成后使用电子天平称取5
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9g六氯环三磷腈，置于烧杯中加入30
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60mL四氢呋喃溶解，在相同温度下，使用恒压漏斗缓慢滴加进入上述烧瓶中，滴加时间为0.5
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2h，滴加完毕后，封闭系统，恒温反应0.6
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1.2h，接着将磁力搅拌水浴锅温度升至60
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70℃，搭建冷凝回流装置，在到达设定温度后在此温度下进行冷凝回流20
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33h，到达设定时间后，将烧瓶中的液体固体一同倒出，使用常压蒸馏对反应液进行浓缩，然后把浓缩液慢慢倒进过量去离子水中缓慢倒入的同时，使用玻璃棒进行快速搅拌，在此过程中有白黄色的固体析出，使用布氏漏斗和真空泵进行抽滤，然后将产物倒出后，使用去离子水将产物洗涤、烘干，烘干后，使用过量的无水乙醇洗涤烘干后的粗产物来去除未反应完全的对羟基苯甲醛，抽滤烘干后，将产物使用乙酸乙酯进行2
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16重结晶，重结晶完成后，将真空干燥箱设置为45
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55℃，将产物置于真空干燥箱中，烘干7
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10小时，得到精制的白黄色固体六(4
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醛基苯氧基)环三磷腈(HAPCP)；S3：制备HATC，向250mL三口烧瓶中按顺序依次加入1
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5g六(4
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醛基苯氧基)环三磷腈以及35
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46mL丙酮，将其置于电磁水浴搅拌锅中，等到水温达...

【专利技术属性】
技术研发人员：董延茂，袁奕凡，赵丹，沈志阳，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：