一种长链烷烃环三磷腈阻燃剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种长链烷烃环三磷腈阻燃剂及其制备方法和应用，所述阻燃剂化学结构如下所示：本发明专利技术以单甘酯与六氯环三磷腈合成制备了一种新型环三磷腈，其作为高分子材料的阻燃添加剂使用，具有耐热性好、协同效应好且阻燃元素含量较丰富、阻燃效率高的性质。阻燃效率高的性质。阻燃效率高的性质。

【技术实现步骤摘要】
一种长链烷烃环三磷腈阻燃剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂制造
，更具体的说是涉及一种长链烷烃环三磷腈阻燃剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，工业水平的提升，以及各行各业对建筑材料和产品的燃烧安全的重视，市场上的阻燃剂种类越来越多。
[0003]磷腈化合物自被合成以来已历经上百年的研究发展，在美国被应用于军工材料等广泛领域，国内也在各个领域有所应用研究，在阻燃领域尤为突出，但国内市场化的磷腈阻燃剂市场化种类有限。
[0004]磷腈是一类以磷、氮元素交替排列而成，具有稳定的磷氮骨架结构的化合物，其独特的磷、氮杂化结构和高的磷、氮含量使之具有良好的热稳定性和阻燃性。磷腈具有无卤、燃烧时发烟量少、阻燃效率高、不产生有毒和腐蚀性气体等优点而被认为是第二代磷
‑
氮系膨胀型阻燃剂。六氯环三磷腈(HCCP)是一种高效的有机磷系阻燃剂，但是HCCP中的氯原子很容易被取代，而且HCCP稳定性差，致使HCCP作为阻燃剂无法单独在高温条件下应用，并且目前现有中也存在氮磷系阻燃剂的阻燃效率低、元素协同效应差等方面的问题。
[0005]为此，能够提供一种稳定的、添加量低、与聚合物材料相容性好和安全高效的阻燃剂是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术以单甘酯与六氯环三磷腈合成制备了一种新型环三磷腈，其作为高分子材料的阻燃添加剂使用，具有耐热性好、协同效应好且阻燃元素含量较丰富、阻燃效率高的性质。<br/>[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种长链烷烃环三磷腈阻燃剂，其化学结构如下所示：
[0009][0010]本专利技术还提供了上述长链烷烃环三磷腈阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)在六氯环三磷腈中加入四氢呋喃，搅拌使六氯环三磷腈充分溶解，得到溶液A；
[0012](2)在单甘脂中加入四氢呋喃，搅拌使单甘脂充分溶解，得到溶液B；
[0013](4)(3)将步骤(2)得到的溶液B加入步骤(1)得到的溶液A中，继续搅拌并同时通入氮气保护，升温至50
‑
80℃；然后慢慢滴加缚酸剂，反应5
‑
48h；所述六氯环三磷腈与所述单甘脂的摩尔比为1：1
‑
6；所述六氯环三磷腈与所述缚酸剂的摩尔体积比为1mol:1
‑
20ml；
[0014](4)将步骤(3)得到的产物冷却后减压过滤，将滤液旋蒸得棕黄色粘稠液，用去离子水洗涤得白色沉淀，用无水乙醇重结晶，真空30
‑
70℃烘干，即得所述长链烷烃环三磷腈阻燃剂。
[0015]优选的，将步骤(2)得到的溶液B加入步骤(1)得到的溶液A中，继续搅拌并同时通入氮气保护，缓慢升温至67℃；然后慢慢滴加三乙胺，反应12h；所述六氯环三磷腈与所述单甘脂的摩尔比为1：3。
[0016]反应机理如下：
[0017][0018]优选的，步骤(1)中，所述六氯环三磷腈与四氢呋喃的质量体积比为1g：30ml
‑
20g：100ml。
[0019]更优选的，步骤(1)中，所述六氯环三磷腈与四氢呋喃的质量体积比为3.476g：
30ml。
[0020]所述四氢呋喃为经过无水无氧精制过的四氢呋喃，四氢呋喃加入量过少会不利于反应进行，过多造成不必要的浪费。
[0021]优选的，步骤(2)中，所述单甘脂与四氢呋喃的质量体积比为2g：100ml
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20g：500ml。
[0022]更优选的，步骤(2)中，所述单甘脂与四氢呋喃的质量体积比为11.8325g：100ml。
[0023]优选的，步骤(2)中，所述缚酸剂为三乙胺或无水碳酸钾。
[0024]采用上述技术方案的有益效果：三乙胺或无水碳酸钾不仅能作为缚酸剂使用，同时还能有效促进反应进行。并且在后处理中容易分离，与溶剂的相容性更佳。
[0025]本专利技术还公开了上述长链烷烃环三磷腈阻燃剂在高分子复合材料中的应用。
[0026]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种以单甘酯与六氯环三磷腈合成长链烷烃环三磷腈阻燃剂的制备方法，本专利技术制备的阻燃剂具有较高的碳元素含量，而提高碳元素的含量有助于提升环三磷腈的阻燃效率，在经过燃烧后易于形成厚度较高的碳层，有助于阻燃性能的提升，并且单甘酯中的长链分子有助于阻燃剂与高分子基底材料的相容性以及增加硬质塑料的加工韧性，使其更好的分散在高聚物中，更好的发挥其优异的阻燃性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例1制备的三(十八烷酯基2,3
‑
丙二氧基)环三磷腈的红外光谱图；
[0029]图2为本专利技术实施例1制备的三(十八烷酯基2,3
‑
丙二氧基)环三磷腈的1H
‑
NMR谱图；
[0030]图3为本专利技术实施例1制备的三(十八烷酯基2,3
‑
丙二氧基)环三磷腈的
31
P
‑
NMR表征谱图。
具体实施方式
[0031]下面将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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例1三(十八烷酯基2,3
‑
丙二氧基)环三磷腈的制备
[0033](1)在装有搅拌器和冷凝回流装置的250ml干燥的四口烧瓶中投入3.476g六氯环三磷腈，30ml已精制的四氢呋喃，使六氯环三磷腈充分溶解，得到溶液A；
[0034](2)将11.8325g单甘脂溶于100ml已精制的四氢呋喃，可微热使其充分溶解，得到溶液B；
[0035](3)将步骤(2)得到的溶液B加入步骤(1)得到的溶液A中，继续搅拌并同时通入氮气保护，缓慢升温至67℃；慢慢滴加8.5ml三乙胺，反应12h，瓶底有大量的白色沉淀产生；
[0036](4)冷却后减压过滤，将滤液旋蒸得棕黄色粘稠液，用去离子水洗涤得白色沉淀，用无水乙醇重结晶，真空低温40℃烘干，产率约为61.9％。
[0037]图1为三(十八烷酯基2,3
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丙二氧基)环三磷腈的红外光谱图，3444.87cm
‑1为
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OH的吸收峰，可能为水的
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OH峰，1737.86cm
‑1为单甘脂中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长链烷烃环三磷腈阻燃剂，其特征在于，其化学结构如下所示：2.根据权利要求1所述的一种长链烷烃环三磷腈阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在六氯环三磷腈中加入四氢呋喃，搅拌使六氯环三磷腈充分溶解，得到溶液A；(2)在单甘脂中加入四氢呋喃，搅拌使单甘脂充分溶解，得到溶液B；(3)将步骤(2)得到的溶液B加入步骤(1)得到的溶液A中，继续搅拌并同时通入氮气保护，升温至50
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80℃；然后慢慢滴加缚酸剂，反应5
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48h；所述六氯环三磷腈与所述单甘脂的摩尔比为1：1
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6；所述六氯环三磷腈与所述缚酸剂的摩尔体积比为1mol:1
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20ml；(4)将步骤(3)得到的产物冷却后减压过滤，将滤液旋蒸得棕黄...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄耿，龙华月，刘海涛，文瑛，李薇，李玉林，苏胜培，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：