一种兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用技术

一种兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用，涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂
，具体涉及一种兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]热塑性聚氨酯
(TPU)
因其具有优异的强度
、
韧性
、
耐磨性
、
耐化学腐蚀性等优点，在汽车制造
、
电子电器
、
电线电缆等领域得到广泛的应用
。
但由于
TPU
本身易燃，且燃烧过程中产生大量的熔滴及毒性气体，给人类的生命财产安全造成了严重的威胁
。
因此，在
TPU
大部分的应用领域，都必须对其进行阻燃改性
。
[0003]当前，常用于
TPU
的阻燃剂主要有卤系阻燃剂
、
无机阻燃剂
、
磷系阻燃剂及磷氮型阻燃剂
。
其中，卤系阻燃剂由于在燃烧过程中会产生大量的溴化二苯并二恶英
、
多溴二苯并呋喃等有毒气体，给人类身体健康和环境造成了严重的危害
。
因此，
2004
年出台了
RoHS
环保指令限制了卤系阻燃剂使用
。
用于
TPU
阻燃的无机阻燃剂主要为氢氧化镁和氢氧化铝，其具有环境友好
、
成本低廉的优点，但其往往添加量大，阻燃效率低，对材料的加工性能及力学性能影响较大
。
传统的磷系阻燃剂主要为磷酸酯和磷酸盐类化合物，如：次磷酸铝
、
聚磷酸铵或芳基磷酸酯等，该类阻燃剂环境友好，但在
TPU
材料中单独使用，往往添加量较大，阻燃效率较低，对材料的力学性能影响较大
。
[0004]相比于单一的磷系阻燃剂，磷氮型阻燃剂由于在
TPU
燃烧期间能在气相和凝聚相中共同发挥阻燃作用，从而在
TPU
材料中展现了良好的阻燃效率
。
近年来，磷氮型阻燃剂在
TPU
阻燃改性中得到了广泛应用
。
然而，当前应用于
TPU
阻燃的磷氮型阻燃剂主要为含氮的磷酸盐和磷酸酯类阻燃剂
、
以及氮系
、
磷系阻燃剂复配体系，但传统的磷氮型阻燃体系，由于其气相和凝聚相阻燃基团搭配不合理，添加量往往要在
15wt
％以上才能使
TPU
材料获得
UL
‑
94V
‑0级，阻燃效率还需进一步提高
。
与此同时，传统的磷氮型阻燃体系结构中往往极性基团较多，与材料基体相容性欠佳，当其添加量提升后，易导致材料的力学性能显著降低，因此，急需开展适用于
TPU
材料的高效磷氮型阻燃剂的研发
。

技术实现思路

[0005]本专利技术是要解决现有用于
TPU
阻燃的磷氮型阻燃剂阻燃效率不高
、
与材料基体相容性差
、
热稳定性低的问题，提供一种兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂及其制备方法
。
[0006]本专利技术兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂为
((
二苯基磷酰基
)
氮杂二基
)
双
(
乙烷
‑
2,1
‑
二基
)
双
(
二苯基次磷酸酯
)
，其结构式为：
[0007][0008]上述磷氮型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一：在冰盐浴下，向反应装置中加入干燥后的二乙醇胺
、
三乙胺和四氢呋喃，充分搅拌；然后称取二苯基次磷酰氯于恒压滴液漏斗中，向反应装置中滴加，控制滴加速度，滴加完
1/3
的二苯基次磷酰氯后，撤去冰盐浴，继续滴加，直至全部滴加完毕；
[0010]步骤二：然后将温度升至
40℃
，反应2～
5h
，接着将温度升至回流温度，继续反应
18
～
36h
，反应结束后冷却至室温，通过抽滤的方式，将反应产生的三乙胺盐酸盐去除后，取出液体，用旋转蒸发仪将液体浓缩，然后静置
72h
，析出白色晶体，再次抽滤将液体去除，将得到的白色晶体真空干燥5～
8h
，得到目标产物
((
二苯基磷酰基
)
氮杂二基
)
双
(
乙烷
‑
2,1
‑
二基
)
双
(
二苯基次磷酸酯
)。
[0011]进一步的，步骤一中干燥后的二乙醇胺
、
三乙胺和四氢呋喃的摩尔比是
1:3:30。
[0012]进一步的，步骤一中二苯基次磷酰氯与干燥后的二乙醇胺的摩尔比是
3:1。
[0013]进一步的，步骤一中滴加速度为5～
8s/
滴
。
[0014]进一步的，步骤一中冰盐浴使反应装置的温度保持在0～
5℃。
[0015]进一步的，步骤一滴加二苯基次磷酰氯的过程中控制反应体系的
pH
值不低于
7。
[0016]进一步的，步骤二中浓缩至固含量为
85
％～
90
％
。
[0017]进一步的，步骤二中真空干燥的温度为
80℃。
[0018]本专利技术还提供上述磷氮型阻燃剂在阻燃热塑性聚氨酯中的应用
。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术制备的磷氮型阻燃剂为同时含
P
‑
O、P
‑
C、P
‑
N
基团的高效磷氮型阻燃剂，其结构中以芳香环结构为主，与
TPU
材料具有良好的相容性，可用于阻燃热塑性聚氨酯
(TPU)
等聚合物
。
[0021]本专利技术制备的磷氮型阻燃剂为白色粉末，产率在
80
％以上
。
且经
DSC
测试发现该产品的熔点为
113℃
，与传统的液体磷酸酯阻燃剂不同，此产品由于其具有固定的熔点，其更便于添加，具有优异的加工性能
。
[0022]热重分析测试表明，该阻燃剂的初始分解温度为
277℃
，表明阻燃剂
DPEP
具有优异的热稳定性，满足传统热塑性聚氨酯材料等材料的加工要求
。
由于该阻燃剂具有优异的热稳定性，与
TPU
基体相容性良好，克服了传统磷氮型阻燃剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂，其特征在于该阻燃剂为
((
二苯基磷酰基
)
氮杂二基
)
双
(
乙烷
‑
2,1
‑
二基
)
双
(
二苯基次磷酸酯
)
，其结构式为：
2.
如权利要求1所述的兼具多种含磷基团的磷氮型阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：在冰盐浴下，向反应装置中加入干燥后的二乙醇胺
、
三乙胺和四氢呋喃，充分搅拌；然后称取二苯基次磷酰氯于恒压滴液漏斗中，向反应装置中滴加，控制滴加速度，滴加完
1/3
的二苯基次磷酰氯后，撤去冰盐浴，继续滴加，直至全部滴加完毕；步骤二：然后将温度升至
40℃
，反应2～
5h
，接着将温度升至回流温度，继续反应
18
～
36h
，反应结束后冷却至室温，通过抽滤的方式，将反应产生的三乙胺盐酸盐去除后，取出液体，用旋转蒸发仪将液体浓缩，然后静置
72h
，析出白色晶体，再次抽滤将液体去除，将得到的白色晶体真空干燥5～
8h
，得到目标产物
((
二苯基磷酰基
)
氮杂二基
)
双
(
乙烷
‑
2,1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鲁斌，刚岳，徐悦，单德鹏，王金龙，彭正，杨承刚，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司国网四川电力送变电建设有限公司，
类型：发明
国别省市：