專利名稱：一種膨脹型阻燃劑及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻燃劑技術(shù)，具體為一種同時(shí)含有磷、硫、氮阻燃成分的新型膨脹型阻 燃劑及其合成方法。
背景技術(shù)：
阻燃劑是高分子材料重要的助劑之一。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)的鹵 系阻燃劑雖然具有高效的阻燃性能，但是其在燃燒時(shí)不僅會(huì)產(chǎn)生大量的腐蝕性氣體、煙霧， 還有Dioxin問(wèn)題，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用都受到限制。因此研發(fā)環(huán)保、高效的無(wú)鹵阻燃劑是當(dāng) 今科研人員的重要課題。膨脹型阻燃劑(IFR)含有磷、氮等主要阻燃元素，且同時(shí)含有豐富的酸源、炭源及 氣源。這類阻燃劑受熱后，可以發(fā)生分子內(nèi)的磷氮復(fù)配效應(yīng)，表面生成膨松且封閉的炭質(zhì)泡 沫層，可以阻燃、隔氧、消煙、防滴落等，并且可以釋放出不燃?xì)怏w，從而稀釋聚合物燃燒所 釋放的可燃性氣體。因此該阻燃劑具有優(yōu)異的阻燃效果，且低毒、低煙、添加量相對(duì)較少、與 基體相容性好及不影響材料的熱穩(wěn)定性等，是當(dāng)今阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì)之一。而硫元素作為 一種重要的阻燃元素，可以與磷、氮發(fā)生協(xié)同作用，具有更好的阻燃性能，適用于大多數(shù)高 分子材料的阻燃。中國(guó)專利CN1563160涉及一種纖維素用阻燃劑及其制造方法。其所設(shè)計(jì)的纖維素 用阻燃劑分子式為C12H26O4P2S2N2，命名為1，2- 二(2-硫代-5，5- 二甲基-1，3，2- 二氧磷雜 環(huán)己-2-氨基)乙烷。該阻燃劑同時(shí)含有磷、硫、氮阻燃成分，且耐高溫，耐水洗，添加量少， 阻燃效果好，高效環(huán)保，是一種較好的膨脹型阻燃劑。中國(guó)專利CN1891706報(bào)道了一種含磷、氮膨脹型阻燃劑，集炭源、酸源、氣源于一 體，不含鹵素，無(wú)毒，有利于環(huán)保；熱穩(wěn)定性更高，與基體相容性好，成炭性高，在添加量少的 情況下即可達(dá)到良好的阻燃效果。中國(guó)專利CN101225310涉及一種含磷和氮大分子膨脹型阻燃劑聚(2，6，7_三氧 代-1-磷雜雙環(huán)-[2，2，2]_辛烷-1-甲氧基)磷酸_4，4’ - 二氨基二苯甲烷。該阻燃劑不 含鹵素，環(huán)境友好；分子量大，可基本上解決在阻燃劑與聚合物基體加工成型過(guò)程中出現(xiàn)的 遷移、析出或揮發(fā)等問(wèn)題。中國(guó)專利CN101429438公開了一種磷-氮膨脹型阻燃劑5，5_ 二甲基_4_對(duì)氯苯 基-1，3，2- 二氧磷雜環(huán)己烷磷酸三聚氰胺鹽。該阻燃劑熱穩(wěn)定性高，相容性好，無(wú)鹵、低煙、 環(huán)保。中國(guó)專利CN101735278A報(bào)道了一種含P_N的膨脹型阻燃劑的合成方法。所制備 的阻燃劑熱穩(wěn)定性好，分解溫度> 300°C以上，對(duì)許多高聚物都具有較好的阻燃性能。但上述專利涉及到的無(wú)鹵膨脹型阻燃劑，一般只含有磷、氮兩種阻燃成分，有效阻 燃成分含量相對(duì)較小，阻燃效率不是很高，而且很多阻燃劑產(chǎn)品存在易吸水，不利儲(chǔ)存和保 管，與高聚物的相容性較差、生產(chǎn)成本高，合成工藝較復(fù)雜等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種膨脹型阻燃劑及其 合成方法。該阻燃劑具有更高含量的氮、硫阻燃成分，且集磷、氮、硫于一體，阻燃效率高，與 高聚物相容性較好，不含商素，環(huán)境友好；該合成方法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，產(chǎn)率較 高，沒(méi)有污染，適于工業(yè)化實(shí)施等。本發(fā)明解決所述阻燃劑技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種膨脹型阻燃劑，其結(jié)構(gòu) 式為
權(quán)利要求
一種膨脹型阻燃劑，其結(jié)構(gòu)式為化學(xué)名稱命名為N，N’ 二(5，5 二甲基 2 磷雜 2 硫代 1，3 二噁烷 2 基)二氨基硫脲。FSA00000313422300011.tif
2. —種權(quán)利要求1所述膨脹型阻燃劑的合成方法，其工藝過(guò)程是將新戊二醇加入 到裝有第一溶劑的反應(yīng)容器中，攪拌使之溶解，然后于50 100°C溫度下、按照新戊二醇 與三氯硫磷為1 1 1.5 1的摩爾比向反應(yīng)容器中滴加三氯硫磷，反應(yīng)2 10h，結(jié) 束反應(yīng)，減壓蒸餾，水洗、干燥，得到白色固體2_硫代-2-氯-5，5- 二甲基-1，3，2- 二氧 磷雜環(huán)己烷；再將該白色固體加入到第二種溶劑中，迅速攪拌，使之溶解，然后按照2-硫 代-2-氯_5，5-二甲基-1，3，2-二氧磷雜環(huán)己烷與二氨基硫脲為2 1 2 1. 5的摩爾 比加入二氨基硫脲，同時(shí)加入與2-硫代-2-氯-5，5- 二甲基-1，3，2- 二氧磷雜環(huán)己烷等摩 爾的縛酸劑，不斷攪拌，于40 120°C溫度下，反應(yīng)2 10h，停止反應(yīng)，過(guò)濾，將濾液倒入冰 水中，滴加適量無(wú)機(jī)酸，至濾液PH值為7，析出白色固體粉末，然后用洗液洗滌2 4次，將 產(chǎn)物過(guò)濾，真空干燥，即得到阻燃劑N，N’ - 二(5，5- 二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3- 二噁 烷-2-基)二氨基硫脲；所述第一溶劑是二氯乙烷、乙腈、N，N- 二甲基甲酰胺、氯仿或二甲 基亞砜；所述第二溶劑是乙腈、N, N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或氯仿中的任意一種或者 兩種以上任意比例的組合；所述的縛酸劑是三乙胺或吡啶；所述的無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硫酸或 硝酸中的一種或者兩種以上任意比例的組合；所述的洗液為水、丙酮和乙醇的任意一種或 者兩種以上任意比例的組合。yOCH 2、 CH -HNHNC-NHNH—Pv 、(/
全文摘要
本發(fā)明公開一種膨脹型阻燃劑及其合成方法。該阻燃劑的結(jié)構(gòu)式如圖?；瘜W(xué)名稱命名為N，N’-二(5，5-二甲基-2-磷雜-2-硫代-1，3-二噁烷-2-基)二氨基硫脲。該合成方法是將新戊二醇加入到裝有第一溶劑的反應(yīng)容器中，50～100℃溫度下滴加三氯硫磷，反應(yīng)2～10h，減壓蒸餾，水洗、干燥后得到白色固體2-硫代-2-氯-5，5-二甲基-1，3，2-二氧磷雜環(huán)己烷；再將該白色固體加入到第二溶劑中，然后加入二氨基硫脲和縛酸劑，于40～120℃溫度下反應(yīng)2～10h，過(guò)濾，將濾液倒入冰水中，滴加適量無(wú)機(jī)酸，至濾液pH值為7，析出白色固體粉末，然后洗滌、過(guò)濾、干燥后即得。
文檔編號(hào)C07F9/6574GK101974167SQ20101051536
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者任元林, 劉曉輝, 劉玉桂, 康衛(wèi)民, 程博聞, 董二瑩, 金銀山 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)