本發(fā)明涉及一種阻燃劑及其制備方法，特別是涉及一種硼氮磷阻燃劑及其制備方法。

背景技術：

硼系阻燃劑也是早期就開始使用的阻燃劑之一，同時在無機阻燃劑方面也有很多品種。硼系阻燃劑可分為有機硼系和無機硼系兩種類型，它具有熱穩(wěn)定性好、毒性低和消煙等優(yōu)點，并且與其它阻燃劑復配效果良好，有著非常好的發(fā)展前景。近年來隨著新的環(huán)保要求和法規(guī)的不斷提出，硼系阻燃劑以其優(yōu)良的特性正越來越多地引起人們的注意，也成為近年來阻燃鄰域最為活躍的研究熱點之一。而且我國的硼資源豐富，硼系阻燃劑性能良好、毒性低、原料易得，因此應該加大硼系阻燃劑的開發(fā)力度，這不僅具有理論意義，更具現實意義。

有機硼化合物具有良好的阻燃性能,但其水解不穩(wěn)定,且價格貴,在一定程度上限制了它的使用。若將有機硼化合物與磷、氮和鹵素等元素引入同一個分子結構中,合成含硼阻燃劑,一方面可以提高硼系阻燃劑的耐水解穩(wěn)定性和降低價格,同時也可以減少溴系和磷系阻燃劑的毒性。無機硼類阻燃劑最早是用在紡織品上的一種阻燃整理劑，現在仍有很多人在繼續(xù)這類研究。我國生產的硼化合物中能夠作為阻燃劑的有硼砂、硼酸、硼酸鋅等，現在最常用的硼酸鹽阻燃劑是硼酸鋅的各種水合物。今年來隨著國外許多國家對于材料的阻燃性制定了一系列的阻燃規(guī)范之后，我國對此也原來越重視，但是我國對硼酸鹽阻燃劑的合成和應用都還處于開發(fā)階段。

近年來，有機硼作為阻燃劑逐漸引起人們的注意。國內外對于新型有機硼阻燃劑的開發(fā)研究一直是個熱點。如C. Martín等合成了一種新型有機硼系阻燃劑，阻燃效果好；硼氮磷阻燃劑是屬于有機硼系阻燃劑的拓展，是為了提高有機硼類阻燃劑在阻燃性和水洗牢度方面的缺陷。目前混合復配型硼氮磷阻燃劑已商品化，國外已有多種產品，主要有MR-80,Exolit系列,MelapurPA-90等。而硼氮磷一體化阻燃劑是集酸源、氣源和碳源為一體的“三位一體”阻燃劑，它屬于一種膨脹覆蓋型阻燃劑，會在反應過程中形成一種致密均勻的炭泡沫阻燃層，這種阻燃層可以起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并且燃燒時不會產生有毒煙霧。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種硼氮磷阻燃劑及其制備方法，提供的添加型阻燃劑含有硼元素，且不含鹵素具有毒性低和抑煙作用等優(yōu)點，有利于環(huán)保。提供的制備方法簡便易操作，條件溫和，無需添加其它試劑，所得產品純度高，應用范圍廣。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種硼氮磷阻燃劑，所述阻燃劑結構式如下：

式中n為1~50的正整數。

一種硼氮磷阻燃劑的制備方法，該方法的合成步驟如下：

先將硼酸二乙醇胺酯用溶劑完全溶解后放入反應器中，在0~20℃下滴加三氯化磷后反應1~3h，加熱至溶劑回流溫度，反應8~15h，結束反應后冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去溶劑，經試劑洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的硼酸二乙醇胺酯和三氯化磷的比例為1：1~1:1.2。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的溶劑為二氯甲烷、乙腈和N，N-二甲基甲酰胺中的任一種或任意比例的混合物。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的滴加溫度為0~20℃，回流溫度為40~160℃。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的洗滌試劑為N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、二氯甲烷中的任一種或任意比例的混合物。

本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：

1.本發(fā)明提供的新型硼氮磷阻燃劑作為一種新的添加型阻燃劑，改善了有機硼阻燃劑不耐水洗的缺點，在聚合物中不易遷移，具有優(yōu)良的耐久性。

2.本發(fā)明提供的新型阻燃劑含有硼元素，具有抑煙作用良好和低毒的優(yōu)點，有利于環(huán)保。

3.本發(fā)明提供的制備方法簡便易操作，條件溫和，無需添加其它試劑，所得產品純度高。

4.本發(fā)明提供的新型硼氮磷阻燃劑應用范圍廣泛，可用于環(huán)氧樹脂和聚烯烴等材料的阻燃。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1：

在帶有磁力攪拌、溫度計、油水分離器和回流冷凝管的三口瓶中加入12.366g硼酸和46.26g二乙醇胺以及70ml甲苯，攪拌并加熱回流至分出的水達到10.6ml結束反應。減壓蒸餾除去甲苯，得淡黃色透明粘稠液體。用四氫呋喃洗滌除去過量的二乙醇胺。80℃下真空干燥，得無色透明粘稠液體，產率為86.8%。用0.1mol/L的鹽酸溶液滴定其純度為98.98%。

在裝有磁力攪拌、溫度計、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入21.8g硼酸二乙醇胺酯、13.75g三氯化磷和100ml 乙腈，先將硼酸二乙醇胺酯用乙腈完全溶解后放入反應器中，在10℃下滴加三氯化磷后反應1h，加熱至乙腈回流溫度，反應8h，結束反應冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去乙腈，經二氯甲烷洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實施例2：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入43.6g硼酸二乙醇胺酯、28.88g三氯化磷和120ml 乙腈，先將硼酸二乙醇胺酯用乙腈完全溶解后放入反應器中，在15℃下滴加三氯化磷后反應1h，加熱至乙腈回流溫度，反應10h，結束反應冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去乙腈，經二氯甲烷洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實施例3：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入43.6g硼酸二乙醇胺酯、27.5g三氯化磷和120ml 二氯甲烷，先將硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反應器中，在15℃下滴加三氯化磷后反應3h，加熱至二氯甲烷回流溫度，反應12h，結束反應冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去二氯甲烷，經二氯甲烷洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實施例4：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入43.6g硼酸二乙醇胺酯、33g三氯化磷和120ml 二氯甲烷，先將硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反應器中，在10℃下滴加三氯化磷后反應2h，加熱至二氯甲烷回流溫度，反應10h，結束反應冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去二氯甲烷，經乙腈洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實施例5：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入32.7g硼酸二乙醇胺酯、22g三氯化磷和110ml N，N-二甲基甲酰胺，先將硼酸二乙醇胺酯用N，N-二甲基甲酰胺完全溶解后放入反應器中，在10℃下滴加三氯化磷后反應2h，加熱至N，N-二甲基甲酰胺回流溫度，反應10h，結束反應冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去N，N-二甲基甲酰胺，經乙腈洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實施例6：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入32.7g硼酸二乙醇胺酯、22g三氯化磷和100ml 二氯甲烷，先將硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反應器中，在15℃下滴加三氯化磷后反應1h，加熱至二氯甲烷回流溫度，反應9h，結束反應冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去二氯甲烷，經N，N-二甲基甲酰胺洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。