專利名稱：線型低分子烷氧基磷腈化合物的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明敘述了一種線型低分子烷氧基磷腈化合物的合成方法。
背景技術(shù)：
磷腈化合物是一類骨架由磷原子和氮原子交替排列的化合物，兼有無機物和有機物的卓越性能，可作為潤滑劑、潤滑油添加劑、阻燃材料或特種橡膠等。
目前，對于磷腈化合物研究較多的是環(huán)狀三聚體和線型高分子磷腈化合物，但對于線型低分子磷腈化合物的研究報道甚少。早在20世紀60年代，美國空軍材料研究室就開始對線型低分子氯代磷腈化合物作為高溫潤滑劑的性能進行過考察。研究表明，雖然這些低分子聚合物均具有高熱穩(wěn)定性，但它們?nèi)菀姿?，因而使得應用范圍受到限制。從此，針對線型低分子磷腈化合物作為穩(wěn)定的潤滑油的研究幾乎沒有新的進展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種線型低分子烷氧基磷腈化合物的合成方法。
我們把容易水解的氯原子用有機基團取代，得到穩(wěn)定的線型低分子烷氧基磷腈化合物，它具有高熱穩(wěn)定性、高化學穩(wěn)定性等特點。
本發(fā)明通過如下措施實現(xiàn)
通式(I)的線型低分子烷氧基磷腈化合物的合成方法，RO[P(OR)2N]nP(OR)3OR(I)其中R＝CH2(CF2)4H，n＝12，其特征在于式(I)化合物的合成方法包括A和B兩個步驟A)使用氯化銨和五氯化磷反應生成式(II)的線型低分子氯代磷腈；B)式(II)和式(III)的醇鈉反應生成線型低分子烷氧基磷腈(I)。
+Cl-NaOCH2(CF2)4H(II) (III)在制備式(II)的合成方法中，以1，1，2，2-四氯乙烷為溶劑，在常溫至150℃條件下進行反應。
在制備式(II)的合成方法中，五氯化磷和氯化銨的摩爾比為1∶0.91-0.95。
在制備式(I)的合成方法中，以甲苯為溶劑，在四丁基溴化銨存在下常溫至80℃條件下進行反應。
在制備式(I)的合成方法中，式(II)和式(III)的摩爾比為1∶2.1-2.2。
本發(fā)明所涉及的線型低分子烷氧基磷腈化合物的合成可以用下面的化學方程式來表示
本發(fā)明各步反應均在較溫和條件下進行，線型低分子氯代磷腈的收率可達60-65％，線型低分子烷氧基磷腈化合物的產(chǎn)率可達63％。
本發(fā)明提供的式(I)線型低分子烷氧基磷腈化合物可以單獨作為高溫潤滑劑使用，也可以作為其它高溫潤滑劑和硬盤表面潤滑劑的添加劑使用。
具體實施例方式
為了更好的理解本發(fā)明，通過以下實例進行說明實施例1線型低分子氯代磷腈[PNCl2]nPCl5的合成將1.6g氯化銨和7.8g五氯化磷的100ml四氯乙烷溶液加入250ml燒瓶中，劇烈攪拌，回流8小時后，冷卻。濾去過量的氯化銨，減壓蒸除溶劑，得淺棕黃色粗品。用50ml庚烷分離出環(huán)狀磷腈，蒸除溶劑，得2.2g淺黃色油狀產(chǎn)物。
線型低分子烷氧基磷腈[PN(OR)2]nP(OR)5的合成將上述得到的2.0g線型低分子氯代磷腈的15ml甲苯溶液，緩慢加入8.9g 2，2，3，3，4，4，5，5-八氟-1-戊醇鈉的20ml甲苯溶液(由8.2g 2，2，3，3，4，4，5，5-八氟-1-戊醇的15ml無水乙醚溶液滴加入0.8g鈉的15ml無水乙醚溶液中回流2小時制得)，再加入0.3g四丁基溴化銨。劇烈攪拌，升溫至80℃，維持此溫度攪拌0.5小時后，冷卻。甲苯溶液用水溶液洗三次過濾，無水MgSO4干燥。蒸除溶劑，得4.5g淺棕黃色油狀產(chǎn)物。熱分解溫度(TGA，N2，升溫速率10℃/min)為233℃。
產(chǎn)物的評價摩擦學性能采用Optimal SRV摩擦磨損實驗機評價。
實驗條件頻率25Hz，振幅1mm，時間60min，溫度20℃，摩擦副為鋼/鋼。試驗用鋼球為GCr15，直徑為10mm。結(jié)果列于表1。表1同時給出了相同試驗條件下全氟聚醚(PFPE)潤滑下的摩擦系數(shù)和下試盤磨損體積損失，以便于對比分析。
表1 PFPE和實施例2潤滑下的摩擦學性能摩擦系數(shù) 磨損體積/10-4mm3負荷/NPFPE實施例1 PFPE 實施例12000.1200.1201.921.283000.1100.1152.481.844000.1050.1105.002.16500—— 0.110——2.48600—— 0.105——3.20700—— 0.105——3.68從表2的結(jié)果可以看出，實施例1的抗磨效果和承載力明顯優(yōu)于PFPE。
權(quán)利要求
1.通式(I)的線型低分子烷氧基磷腈化合物的合成方法，RO[P(OR)2N]nP(OR)3OR(I)其中R＝CH2(CF2)4H，n＝12，其特征在于式(I)化合物的合成方法包括A和B兩個步驟A.使用氯化銨和五氯化磷反應生成式(II)的線型低分子氯代磷腈；B.式(II)和式(III)的醇鈉反應生成線型低分子磷腈(I)。[Cl(PNCl2)nPCl3]+Cl-NaOCH2(CF2)4H(II)(III)
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于A步驟中以1，1，2，2-四氯乙烷為溶劑，在常溫至150℃條件下進行反應。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于A步驟中五氯化磷和氯化銨的摩爾比為1∶0.91-0.95。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于B步驟中以甲苯為溶劑，在四丁基溴化銨存在下常溫至80℃條件下進行反應。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于式(II)和式(III)的摩爾比為1∶2.1-2.2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線型低分子烷氧基磷腈化合物的合成方法。本發(fā)明的化合物以五氯化磷和氯化銨為原料，以1，1，2，2－四氯乙烷為溶劑，在常溫至150℃條件下反應生成線型低分子氯代磷腈；以甲苯為溶劑，在四丁基溴化銨存在下常溫至80℃條件下，線型低分子氯代磷腈和醇鈉發(fā)生取代反應生成線型低分子烷氧基磷腈化合物。本發(fā)明方法所需要的原料簡單易得，反應條件溫和，反應時間短，成本低，操作簡便安全。
文檔編號C07F9/06GK1566120SQ0314551
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者劉維民, 朱佳媚 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所