一种生物基含磷阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种生物基含磷阻燃剂，结构通式为：式中，n为1

【技术实现步骤摘要】
一种生物基含磷阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂合成
，更具体的说是涉及一种生物基含磷阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着高分子材料的发展，高分子材料被广泛地应用于电子电气设备、电线电缆、装饰材料、建筑产品及交通设备等国民经济各个领域。然而，大多数高分子材料易燃，且在燃烧过程中释放大量的烟雾和有毒气体，给人们生命财产带来巨大的安全隐患。因此，降低高分子材料的可燃性是扩大其应用范围的重要方向。
[0003]近年来，工业上应用最多的是在高分材料中添加含卤阻燃剂，这类阻燃剂有阻燃效果好和添加量少等优点。但一些含卤阻燃剂因在燃烧过程中产生有毒、有害气体等缺点，被很多法律、指令和标准严格限制(如《报废电子电器设备指令》(WEEE)及《关于在电子电器设备限制使用某些有害物质指令》(RohS)等)。
[0004]目前，随着人们保护生态和环境意识增强，绿色环保生物基阻燃剂得到了越来越多的关注。美国(US7129291B2)通过尿素或尿素衍生物制备氨基甲酸酯阻燃材料。中国专利(CN108659228B)报道了通过木质素磷酸化改性制备膨胀型阻燃剂。中国专利(CN109880117A)报道了将9,10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物接枝到木质素中制备生物基阻燃剂。中国专利(2018107971902)报道了含呋喃环阻燃剂的制备。中国专利(CN106496487A)报道了通过改性植物油制备生物基阻燃剂。然而，这些含有磷生物基阻燃剂与基体材料的相容性差，添加量大，成炭率较低，阻燃效率有待进一步发展。因此，如何开发提供一种高阻燃性的生物基含磷阻燃剂是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种生物基含磷阻燃剂及其制备方法和应用，该生物基含磷阻燃剂可应用于聚乳酸和环氧材料，以解决现有技术中的不足。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种生物基含磷阻燃剂，结构通式为：
[0008]式中，n为1
‑
5的整数；R1为甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、苯基或苯氧基；R2为R为氧、氮或硫。
[0009]进一步，上述式中，n为2或3；R1为乙基、乙氧基、苯基或苯氧基；R2为
R为氮或硫。
[0010]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本专利技术通过在生物基环状化合物中引入阻燃元素(氮、磷等)和成炭结构，使新型生物基含磷阻燃剂在气相和凝聚相中具有良好的阻燃性能。
[0011]一种上述生物基含磷阻燃剂的制备方法，具体包括以下步骤：先将碱性生物基环状化合物溶于有机溶剂中，再加入缚酸剂，然后逐滴加入磷酰化合物，同时进行第一次反应，然后加热进行第二次反应，最后经过滤、洗涤、减压蒸馏和干燥，即得所述生物基含磷阻燃剂。
[0012]上述生物基含磷阻燃剂制备方法的合成路线为：
[0013][0014]进一步，上述碱性生物基环状化合物为2
‑
氨基甲基四氢呋喃、2
‑
氨基甲基呋喃、2
‑
氨基乙基四氢呋喃、2
‑
氨基乙基呋喃、2
‑
氨基四氢丙基呋喃、2
‑
氨基丙基呋喃、2
‑
氨基甲基四氢噻吩、2
‑
氨基甲基噻吩、2
‑
氨基乙基四氢噻吩、2
‑
氨基乙基噻吩、2
‑
氨基甲基四氢吡咯、2
‑
氨基甲基吡咯、2
‑
氨基乙基四氢吡咯、2
‑
氨基丁基吡咯和2
‑
氨基戊基吡咯中的至少一种；优选为2
‑
氨基乙基四氢呋喃、2
‑
氨基乙基呋喃、2
‑
氨基乙基四氢噻吩、2
‑
氨基乙基噻吩、2
‑
氨基乙基四氢吡咯和2
‑
氨基丁基吡咯中的至少一种。
[0015]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本专利技术所选碱性生物基环状化合物原料廉价易得，反应活性高，易于工业生产。
[0016]进一步，上述有机溶剂为氯仿、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环、二氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、甲醇和乙醇中的至少一种；优选为氯仿、二氧六环、二氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、甲醇和乙醇中的至少一种。
[0017]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本专利技术所选有机溶剂均为常用溶剂，易于工业生产合成条件。
[0018]进一步，上述缚酸剂为三乙胺、吡啶、N,N
‑
二异丙基乙胺、4
‑
二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵或碳酸钠；优选为三乙胺、吡啶、N,N
‑
二异丙基乙胺或4
‑
二甲氨基吡啶。
[0019]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本专利技术所选缚酸剂为常用碱性催化剂，能有效吸收反应中的盐酸，达到提高产率的目的。
[0020]进一步，上述磷酰化合物为甲基
‑
磷酰二氯、甲氧基
‑
磷酰二氯、乙基
‑
磷二酰氯、乙氧基
‑
磷酰二氯、苯基
‑
磷酰二氯或苯氧
‑
磷二酰氯基；优选为乙基
‑
磷二酰氯、乙氧基
‑
磷酰二氯、苯基
‑
磷酰二氯或苯氧
‑
磷二酰氯基。
[0021]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本专利技术所选磷酰化合物的取代基为甲基、甲氧基、苯基或苯氧基，原料价格便宜，且易得；特别是芳香环的引入，能促进新型生物基含磷阻燃剂在凝聚相中发挥成炭作用。
[0022]进一步，上述碱性生物基环状化合物和磷酰化合物的摩尔比为(1
‑
5):1，优选为
(1
‑
3):1；有机溶剂和碱性生物基环状化合物的摩尔比为(0.5
‑
5):1，优选为(0.5
‑
3):1；所述缚酸剂和碱性生物基环状化合物的摩尔比为(0.5
‑
3):1，优选为(0.8
‑
2):1。
[0023]采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本专利技术所选摩尔比能有效抑制副反应发生，经济有效。
[0024]进一步，上述第一次反应的温度为(
‑
5)
‑
10℃，优选为(
‑
5)
‑
5℃，时间为0.5
‑
5h，优选为0.5
‑
2h；第二次反应的温度为20
‑
80℃，优选为20
‑
60℃，时间为4
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基含磷阻燃剂，其特征在于，结构通式为：式中，n为1
‑
5的整数；R1为甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、苯基或苯氧基；R2为R为氧、氮或硫。2.一种如权利要求1所述生物基含磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：先将碱性生物基环状化合物溶于有机溶剂中，再加入缚酸剂，然后逐滴加入磷酰化合物，同时进行第一次反应，然后加热进行第二次反应，最后经过滤、洗涤、减压蒸馏和干燥，即得所述生物基含磷阻燃剂。3.根据权利要求2所述的一种生物基含磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述碱性生物基环状化合物为2
‑
氨基甲基四氢呋喃、2
‑
氨基甲基呋喃、2
‑
氨基乙基四氢呋喃、2
‑
氨基乙基呋喃、2
‑
氨基四氢丙基呋喃、2
‑
氨基丙基呋喃、2
‑
氨基甲基四氢噻吩、2
‑
氨基甲基噻吩、2
‑
氨基乙基四氢噻吩、2
‑
氨基乙基噻吩、2
‑
氨基甲基四氢吡咯、2
‑
氨基甲基吡咯、2
‑
氨基乙基四氢吡咯、2
‑
氨基丁基吡咯和2
‑
氨基戊基吡咯中的至少一种。4.根据权利要求2所述的一种生物基含磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为氯仿、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环、二氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、甲醇和乙醇中的至少一种。5.根据权利要求2所述的一种生物基含磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、N,N
‑
二异丙基乙胺、4
‑
二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵或碳酸钠。6.根据权利要求2所述的一种生物基...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丹，王自博，李剑波，肖雪清，郑梦婷，杨学敏，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：