【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机合成领域，尤其涉及一种反应型无卤磷氮阻燃剂及其制备方法与用途。
技术介绍
1、聚氨酯由于其稳定、耐老化等特性而被广泛应用于家居、建筑、日用品等各个领域。然而聚氨酯原料分子中包含大量可燃性碳氢链段，极易燃烧。随着火灾事故的频繁发生，各个领域对聚氨酯材料阻燃性能的要求越来越高。因此，近年来阻燃剂的社会需求量也逐年升高。且随着环保意识与可持续发展意识的不断增强，开发高效、环保、清洁的阻燃剂成为一种新的趋势。
2、按照使用原理的不同，阻燃剂主要分为添加型和反应型两种。添加型阻燃剂是将阻燃剂以机械混合的方式直接掺入聚氨酯泡沫原料中继而达到阻燃效果，其制备方法简便、成本低、适用面广，被广泛使用；但添加型阻燃剂普遍存在增塑的作用，加入后会影响聚氨酯材料的力学性能，且阻燃元素易迁出、影响聚氨酯材料的阻燃效果，这也是添加型阻燃剂的致命缺点。而反应型阻燃剂则是通过化学键将含磷、氮等阻燃元素的化合物与异氰酸酯链段进行反应从而制得具有阻燃性能的聚氨酯泡沫，它可以有效解决阻燃元素迁出的问题，具有持久的阻燃性。常见的反应型阻燃剂主要包括卤系反应型阻燃剂、磷系反应型阻燃剂、氮系反应型阻燃剂等。同时，随着社会环保意识的增强，将含磷、氮等低烟、低毒阻燃元素的化合物与多元醇链段进行改性是目前阻燃剂开发的主流方向之一；磷氮协同阻燃剂因其同时含有磷、氮两种阻燃元素，阻燃效果优于单一阻燃元素阻燃剂而受到广泛关注。但市场上常见的反应型阻燃剂存在价格昂贵、稳定性差的缺点，且部分阻燃剂还由于含有卤素导致其应用场景受到较大的限制。
3、
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题之一是，现有技术中阻燃剂存在的阻燃效果差、阻燃元素易析出、稳定性差、及含有卤素环境不友好的问题，提供一种反应型无卤磷氮阻燃剂，该磷氮阻燃剂具有阻燃效果好、阻燃性能持久、不含卤素、环境友好，且原料经济的优点。
2、本专利技术所要解决的技术问题之二是，提供一种与解决技术问题之一相对应的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法。
3、本专利技术所要解决的技术问题之三是，提供一种与解决技术问题之一相对应的用途。
4、为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种反应型无卤磷氮阻燃剂，其结构式如下：
5、
6、其中，a1～a6选自-ch2ch2o-或-ch2ch(ch3)o-中的一种；0≤m1+m2+m3+m4+m5+m6≤12，且m1～m6为整数；r1-r4选自-h、中的一种，且r1-r4不同时为-h。
7、为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下：一种反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)将三聚氰胺、碳酸酯按摩尔比1：6～18加入反应容器，搅拌均匀，常压反应，反应温度为150～200℃，反应时间为3～8h，减压蒸馏，得到物料ⅰ；
9、(2)向物料ⅰ中加入缚酸剂和反应溶剂，在冰浴条件下搅拌均匀，得到物料ⅱ；
10、(3)向物料ⅱ中滴加磷氯化合物，磷氯化合物用量以摩尔比计为，三聚氰胺：磷氯化合物＝1：1～4，得到物料ⅲ；
11、(4)滴加结束后，物料ⅲ继续冰浴反应1～3h后，自然升温至室温，继续反应1～12h，得到物料ⅳ；
12、(5)反应结束后过滤，滤液经萃取、干燥、减压蒸馏，得到产物反应型无卤磷氮阻燃剂。
13、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(1)中的碳酸酯选自碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的至少一种。
14、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(2)中的缚酸剂选自三乙胺或吡啶中的至少一种，其用量与磷氯化合物的摩尔比为1：1。
15、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(2)中的反应溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷或四氢呋喃中的至少一种。
16、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(3)中的磷氯化合物选自二苯基次膦酰氯、二苯基氯化磷或二苯氧基磷酰氯中的至少一种。
17、上述技术方案中，优选地，所述的冰浴温度为-10～10℃。
18、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(5)中的滤液先经三氯甲烷、氯化钠水溶液萃取，再经无水硫酸钠干燥。
19、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(5)中的减压蒸馏的条件是温度为40～70℃，压力为-0.08～-0.10mpa，以表压计。
20、为解决上述技术问题之三，本专利技术采用的技术方案如下：将制得的反应型无卤磷氮阻燃剂添加到聚氨酯泡沫的发泡配方中参与反应，用于提高聚氨酯泡沫的阻燃性能。
21、本专利技术提供了一种反应型无卤磷氮阻燃剂，通过化学反应将磷氯化合物与三聚氰胺衍生物接枝反应后提纯得到磷氮协同的阻燃剂化合物，该化合物结构式中同时含有磷、氮、苯环、三嗪环等具有阻燃效果的元素或基团，阻燃效果好；同时该化合物结构式中还含有反应基团-oh，属于反应型阻燃剂，将其添加到聚氨酯泡沫的发泡配方中后可以进一步与黑料中的-nco进行反应，阻燃元素接入聚氨酯泡沫的大分子结构式中，不易迁出，阻燃性能持久；且该化合物结构式中无卤素结构，还具有环境友好的优点；将该阻燃剂应用于聚氨酯泡沫的发泡中，仅需添加一定量本专利技术的阻燃剂即可将聚氨酯泡沫的临界氧指数提高至27.5％；取得了较好的技术效果。
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1.一种反应型无卤磷氮阻燃剂，其结构式如下：
2.一种权利要求1所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碳酸酯选自碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的缚酸剂选自三乙胺或吡啶中的至少一种，其用量与磷氯化合物的摩尔比为1：1。
5.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的反应溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷或四氢呋喃中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的磷氯化合物选自二苯基次膦酰氯、二苯基氯化磷或二苯氧基磷酰氯中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述的冰浴温度为-10～10℃。
8.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(5)中滤液先经
9.一种权利要求1所述的反应型无卤磷氮阻燃剂在聚氨酯泡沫阻燃中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种反应型无卤磷氮阻燃剂，其结构式如下：
2.一种权利要求1所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碳酸酯选自碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的缚酸剂选自三乙胺或吡啶中的至少一种，其用量与磷氯化合物的摩尔比为1：1。
5.根据权利要求2所述的反应型无卤磷氮阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的反应溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷或四氢呋喃中的至少一种。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晨，徐佳宇，刘桧莹，李少杰，张悦凡，
申请(专利权)人：江苏长顺高分子材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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