含氮磷的阻燃剂及其制备方法与应用技术

一种含氮磷的阻燃剂制备方法、氮磷阻燃剂及其应用，其方法是通过对苯二胺与芳香醛进行缩合反应，然后再与DOPO进行加成反应，得到固体含氮磷的阻燃剂分子。该方法易于控制，重复性好，产率高，适合扩大化生产。所得阻燃剂分子具有氨基和酚羟基活泼性基团，可以与含环氧基官能团的物质进一步反应；该阻燃剂分子含有磷、氮元素，燃烧过程中具有良好的膨胀成炭性，阻燃效果非常好；在阻燃环氧树脂时，可以进一步与树脂进行交联反应，提高树脂的玻璃化转化温度、粘结强度、力学性能等，同时具有良好的阻燃性能，极限氧指数大幅度提高，垂直燃烧等级达到UL-94V-0级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含10-氧-10-氢-9-氧杂-102 5-磷杂菲-10-基团的氮磷阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂是含有活性官能团的阻燃剂分子，可以通过多种方式添加到聚合物中，能够提高聚合物的阻燃、力学等性能，属于阻燃

技术介绍
聚合物材料由于原料来源丰富、易加工、品种多、综合性能优异等优点，已被广泛应用于航空航天、电子信息、家用电器、汽车工业等诸多
但是它们大多是易燃材料，易酿成火灾，对生命和财产安全造成重大威胁。目前，在各类聚合物中广泛采用添加阻燃剂以改善其阻燃性能。用于工程塑料的阻燃剂大部分仍为卤素或溴-锑系统，但是其存在潜在的毒性，研究发现燃烧含溴材料时会产生有二噁英、多溴二苯并呋喃等损害动物的皮肤和内脏，引起人体畸形和致癌的化合物，世界卫生组织和各国环保部门特别强调首先严格禁止在家电、汽车、地铁、核电、飞机、 航天以及高层建筑中使用含溴阻燃材料。欧盟在电子行业出台“WEED”和“RoHS”两项指令， 限制了卤素阻燃剂的使用。因此开发新型的安全的阻燃剂成为人们亟待解决的问题。有机磷阻燃剂是被公认为可能替代卤系阻燃剂的品种，其中研究最多是有机磷酸酯。目前大多数商品化的有机磷酸酯类阻燃剂加工过程中挥发性大，热稳定性能低。在使用过程中，存在迁移、析出现象，是材料的性能下降，使用寿命降低，阻燃性能也很难持久。9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(以下简称D0P0)具有丰富的碳源和酸源，分子中的活泼氢可以作为反应中心与很多官能团反应，是合成一系列含磷阻燃剂的中间体。但是实验结果表明环氧树脂单独使用DOPO阻燃剂抗溶滴性欠佳。氮磷协效是一种很有效的阻燃手段，具有良好的阻燃性能，可以降低阻燃剂的使用量，提高材料的综合性能。本专利技术描述了新颖的磷氮阻燃剂，与同类磷氮阻燃剂相比，加入这种阻燃剂能明显提高环氧固化体系的成碳性能，极限氧指数。本专利技术用以满足市场对高效、环保阻燃剂和阻燃材料的需求。
技术实现思路
为避免工程塑料中采用的传统阻燃剂存在的上述不足，本专利技术提供一种含氮磷的阻燃剂、该阻燃剂的制备方法及其用途，以满足市场对环保型的阻燃剂和阻燃材料的需求。本专利技术提供的含氮磷的阻燃剂的制备方法，包括以下步骤(1)、将对苯二胺和芳香醛按照摩尔比1:2加入到带有控温装置和搅拌装置反应器中， 再加入溶剂，在搅拌和0-80°C的反应温度下反应2-10h，反应完成后，冷却，过滤，烘干，得到亚胺中间产物；(2)、将步骤(1)所得的亚胺中间产物和DOPO按照摩尔比1:2加入到带有控温装置和搅拌装置的反应器中，并加入溶剂，控制反应器的温度在0-80°C的温度下反应I-M小时， 反应完成后，冷却，将产物过滤、洗涤，在60-100°C干燥，得到含氮磷的阻燃剂固体。4 上述步骤(1)、(2)中的反应过程如下权利要求1. 一种含氮磷的阻燃剂，其特征在于该阻燃剂包含以对位苯撑二胺甲基为分子的骨架，在甲基上共价结合苯基和10-氧-10-氢-9-氧杂-102 5-磷杂菲-10-基(简称DOPO 基)，或者在甲基上共价结合对位苯酚基和DOPO基，或者在甲基上共价结合邻位苯酚基和 DOPO基所形成的分子；其分子结构为2.根据权利要求1所述的含氮磷的阻燃剂，其特征在于当R1和&均为氢原子时，该阻燃剂命名为Λ；舻-二 -苯基-1，4- 二胺；当R1为氢原子、&为羟基时，该阻燃剂命名为4，4’_{1，，，4，:’_苯撑_二 }_ 二二苯酚;当R1为羟基、&为氢原子时，该阻燃剂命名为2，2’-{1，，，4，:’_苯撑_二 }_ 二二苯酚。3. 一种含氮磷的阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)、将对苯二胺和芳香醛按照摩尔比1:2加入到带有控温装置和搅拌装置反应器中， 再加入溶剂，在搅拌和0-80°C温度下反应2-10h，反应完成后，冷却，过滤，烘干，得到亚胺中间产物；(2)、将步骤(1)所得的亚胺中间产物和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物 (简称D0P0)按照摩尔比1:2加入到带有控温装置和搅拌装置的反应器中，并加入溶剂，在 0-80°C温度下反应I-M小时，反应完成后，冷却，过滤，洗涤，烘干，得到含氮磷的阻燃剂固体；上述步骤(1)、(2)中的反应过程如下4.根据权利要求3所述的含氮磷的阻燃剂的制备方法，其特征在于当礼为氢原子、& 为氢原子时，所述含氮磷的阻燃剂为Λ；舻-二 -苯基-1，4-二胺；当R1为氢原子、&为羟基时，所述含氮磷的阻燃剂为 4，4’-{1’’，4’’-苯撑-二 }- 二苯酚；当队为羟基、R2为氢原子时，所述含氮磷的阻燃剂为 2，2’ - {1’ ’，4’ ’ -苯撑-二 }-二苯酚。5.根据权利要求3所述的含氮磷的阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的芳香醛为苯甲醛、对羟基苯甲醛或水杨醛。6.根据权利要求3或4所述的含氮磷的阻燃剂的制备方法，其特征在于所述溶剂是乙醇、乙二醇、DMF、DMS0、氯仿、二氧六环和水中的一种或者多种组合溶剂。7.根据权利要求3所述的含氮磷的阻燃剂的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中干燥的温度为60-100°C。8.根据权利要求3所述的含氮磷的阻燃剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中所述溶剂的加入质量是所述苯二胺和芳香醛总质量的4-20倍；所述步骤(2)中所述溶剂的加入质量是所述亚胺中间产物和DOPO总质量的4-20倍。9.权利要求1或2所述含氮磷的阻燃剂的用途，其特征在于该含氮磷的阻燃剂添加到环氧树脂中用于环氧树脂阻燃，当环氧树脂固化物的磷含量为1.0衬％时，氧指数达到 35. 8-37. 7，固化产物5%的热分解温度达到332-348 °C。全文摘要一种含氮磷的阻燃剂制备方法、氮磷阻燃剂及其应用，其方法是通过对苯二胺与芳香醛进行缩合反应，然后再与DOPO进行加成反应，得到固体含氮磷的阻燃剂分子。该方法易于控制，重复性好，产率高，适合扩大化生产。所得阻燃剂分子具有氨基和酚羟基活泼性基团，可以与含环氧基官能团的物质进一步反应；该阻燃剂分子含有磷、氮元素，燃烧过程中具有良好的膨胀成炭性，阻燃效果非常好；在阻燃环氧树脂时，可以进一步与树脂进行交联反应，提高树脂的玻璃化转化温度、粘结强度、力学性能等，同时具有良好的阻燃性能，极限氧指数大幅度提高，垂直燃烧等级达到UL-94V-0级。文档编号C07F9/6574GK102391545SQ201110223349公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日专利技术者姚有为, 孙德朝 申请人:清华大学深圳研究生院本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚有为，孙德朝，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：