本發(fā)明涉及一種新化合物，具體涉及一種三嗪類化合物、制備方法及其應(yīng)用。屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膨脹型無鹵阻燃劑是一種含氮、磷的復(fù)合阻燃劑，主要用于聚烯烴的阻燃，是近年來發(fā)展最快的一類無鹵阻燃劑。含膨脹型無鹵阻燃劑的高分子材料受熱燃燒時，會在聚合物表面形成一層均勻的泡沫炭質(zhì)層，該炭質(zhì)層在凝聚相起到隔熱、隔氧、抑煙和防止熔滴的作用，可有效阻止有毒煙氣和腐蝕性氣體的產(chǎn)生和擴散，是一種非常有前途的新型阻燃劑。

一般而言，膨脹型阻燃劑包括三部分，即炭源(常為多羥基化合物，如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸銨)及氣源(如三聚氰胺)。成炭劑作為膨脹型阻燃體系中最重要的組分之一，其溶解度、熱穩(wěn)定性和成炭性在很大程度上決定了膨脹型阻燃劑的應(yīng)用范圍和阻燃效率。三嗪類大分子成炭劑是一種富含叔氮結(jié)構(gòu)的化合物，有優(yōu)良的發(fā)泡效果和成炭效果，并且具有無鹵、低毒，分解溫度高，對材料的物理機械性能影響小，抗?jié)B出，阻燃效率高等優(yōu)點，與傳統(tǒng)炭源相比成炭量優(yōu)異，不析出、耐遷移，水溶性低。

近年來，三嗪類大分子成炭劑的制備及其在阻燃領(lǐng)域應(yīng)用的專利不斷公開，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所公開了三嗪系超支化大分子成炭劑的制備方法(專利CN200910098421.1)，采用一鍋法將二氨基或二羥基化合物與非質(zhì)子性有機溶劑混合，加入催化劑，在惰性氣體中加入三聚氯氰的非質(zhì)子性有機溶液和封端劑，制備三嗪系超支化大分子成炭劑；該研究所還公開了含芳香族鏈結(jié)構(gòu)的三嗪成炭劑及其制備方法(專利CN200910099717.5)，由結(jié)構(gòu)通式為NH₂-Ar-NH₂，HO-Ar-OH或HS-Ar-SH的芳香族二元化合物和單取代三聚氯氰在催化劑作用下縮聚得到；上?；ぱ芯吭汗_了一種以三聚氯氰和二元胺為反應(yīng)產(chǎn)物制備三嗪類成炭劑及無鹵膨脹型阻燃劑的方法(專利CN200710170519.4)；廣州大學(xué)公開了胺基三嗪衍生物大分子成炭劑及聚丙烯阻燃劑制備方法(專利CN201610509222.5)，以三聚氯氰、含烷基胺的混合胺和縛酸劑為原料得到胺基三嗪衍生物大分子成炭劑。

以上制備方法皆存在有機溶劑用量大(主要為丙酮)、環(huán)境污染嚴重，后續(xù)處理困難，產(chǎn)品熱穩(wěn)定性不高，炭殘留量低等缺點，并且反應(yīng)周期普遍較長，在20小時以上。因此研究一種簡單、高效、性能好的三嗪類衍生物成炭劑具有很好的應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三嗪類化合物。

本發(fā)明還提供了上述一種三嗪類化合物的制備方法及其應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種三嗪類化合物，其結(jié)構(gòu)式如下：

上述一種三嗪類化合物的制備方法，包括步驟：

(1)在三乙胺的作用下，2,2'-二羥基聯(lián)苯與三氯氧磷發(fā)生縮合反應(yīng)，得到6-氯二苯丙[d,f][1,3,2]二氧雜磷雜環(huán)戊烷-6-氧化物，反應(yīng)式如下：

(2)6-氯二苯丙[d,f][1,3,2]二氧雜磷雜環(huán)戊烷-6-氧化物發(fā)生水解反應(yīng)，得到含有6-羥基二苯丙[d,f][1,3,2]二氧雜磷雜環(huán)戊烷-6-氧化物的反應(yīng)液，接著與三聚氰胺發(fā)生成鹽反應(yīng)，即得產(chǎn)物，反應(yīng)式如下：

優(yōu)選的，步驟(1)的具體方法是：先將2,2'-二羥基聯(lián)苯與三乙胺混合均勻，然后攪拌下緩慢滴加三氯氧磷，滴加完畢后調(diào)整溫度至-10～20℃，反應(yīng)4～7小時。

進一步優(yōu)選的，使用甲苯作為反應(yīng)溶劑，用于溶解反應(yīng)物料和提供反應(yīng)環(huán)境，甲苯與2,2'-二羥基聯(lián)苯的質(zhì)量比為2～3.5：1，更進一步優(yōu)選為2.3：1。

進一步優(yōu)選的，2,2'-二羥基聯(lián)苯、三乙胺與三氯氧磷的摩爾比為1～1.2：1.1～1.3：1，進一步優(yōu)選的1.05：1.1：1。

進一步優(yōu)選的，三氯氧磷的滴加時間為1～3小時，更進一步優(yōu)選為1.5小時。

進一步優(yōu)選的，反應(yīng)溫度為10℃，反應(yīng)時間為5小時。

優(yōu)選的，步驟(2)的具體方法是：加入水和三聚氰胺，加熱回流反應(yīng)3～5小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻，過濾，干燥，即得產(chǎn)物。

進一步優(yōu)選的，三聚氰胺與三氯氧磷的摩爾比為1：3～4，更進一步優(yōu)選為1：3.2，水與三聚氰胺的質(zhì)量比為800：37.9。

進一步優(yōu)選的，步驟(1)中使用甲苯作為反應(yīng)溶劑，在加入水和三聚氰胺之前，先旋蒸除去甲苯。

進一步優(yōu)選的，反應(yīng)時間為3.5小時。

進一步優(yōu)選的，所述干燥為80℃真空干燥6～20小時。

上述的一種三嗪類化合物在單獨使用或者作為膨脹型阻燃體系的成炭劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明以2,2'-二羥基聯(lián)苯、三氯氧磷、三乙胺、三聚氰胺為主要原料，制得一種新型的三嗪類化合物，它不僅有炭源(聯(lián)苯結(jié)構(gòu))，而且還有酸源(磷酸結(jié)構(gòu))和氣源(三聚氰胺)，該成炭劑成炭性能好，熱分解溫度高，具有良好的穩(wěn)定性，殘?zhí)苛看蟆?/p>

本發(fā)明的制備方法，反應(yīng)條件溫和，副反應(yīng)少，操作流程簡單，反應(yīng)周期大大縮短，所用原料安全、易得，以水為反應(yīng)介質(zhì)，避免了有機溶劑的使用，簡化了后處理過程，便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的溶劑及母液可回收套用，工藝操作流程簡單，避免了現(xiàn)有工藝反應(yīng)時間過長和有機溶劑用量大等缺點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1所得三嗪類化合物的紅外譜圖。

圖2為實施例1、實施例2和對比例所得成炭劑的熱重分析圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步的闡述，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進行限定。

實施例1：

向帶有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的2L四口圓底燒瓶中，加188.0g(1mol)2,2'-二羥基聯(lián)苯(99.0％)，433.0g甲苯(99.5％)，132.9g(1.3mol)三乙胺(含量99.0％)，開啟攪拌，控制溫度在10℃，1.0h滴加三氯氧磷155.6g(1mol)(98.5％)，繼續(xù)反應(yīng)4h。旋蒸甲苯，加入800g水，37.9g(0.3mol)三聚氰胺(99.8％)，100℃回流反應(yīng)3h后降溫、過濾、烘干，得產(chǎn)物801.1g，以三氯氧磷計收率96.0％，熱重分析500℃的成炭量為51.8％，熱分解溫度305℃。

圖1是實施例1所得三嗪類化合物的紅外譜圖，從圖1可以看出存在三聚氰胺基團(1650～1000cm^-1)、聯(lián)苯基團(3500～2800cm^-1)和磷氧基團(600～750cm^-1)，與目標產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)吻合。

實施例2：

向帶有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的2L四口圓底燒瓶中，加225.6g(1.2mol)2,2'-二羥基聯(lián)苯(99.0％)，433.0g甲苯(99.5％)，112.4g(1.1mol)三乙胺(含量99.0％)，開啟攪拌，控制溫度在10℃，1.5h滴加三氯氧磷155.6g(1mol)(98.5％)，繼續(xù)反應(yīng)5h。旋蒸甲苯，加入800g水，39.1g三聚氰胺(0.31mol)(99.8％)，100℃回流反應(yīng)3.5h后降溫、過濾、烘干，得產(chǎn)物821.5g，以三氯氧磷計收率98.5％。熱重分析500℃的成炭量為50.2％，熱分解溫度304℃。

實施例3：

向帶有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的2L四口圓底燒瓶中，加188.0g(1mol)2,2'-二羥基聯(lián)苯(99.0％)，433.0g甲苯(99.5％)，102.2g(1mol)三乙胺(含量99.0％)，開啟攪拌，控制溫度在10℃，3h滴加三氯氧磷155.6g(1mol)(98.5％)，繼續(xù)反應(yīng)7h。旋蒸甲苯，加入800g水，37.9g(0.3mol)三聚氰胺(99.8％)，100℃回流反應(yīng)5h后降溫、過濾、烘干，得產(chǎn)物809.8g，以三氯氧磷計收率97.1％。熱重分析500℃的成炭量為50.2％，熱分解溫度304℃。

實施例4：

向帶有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的2L四口圓底燒瓶中，加197.0g(1.05)2,2'-二羥基聯(lián)苯(99.0％)，433.0g甲苯(99.5％)，112.4g(1.1mol)三乙胺(含量99.0％)，開啟攪拌，控制溫度在10℃，1.5h滴加三氯氧磷155.6g(1mol)(98.5％)，繼續(xù)反應(yīng)5h。旋蒸甲苯，加入800g水，31.5g(0.25mol)三聚氰胺(99.8％)，100℃回流反應(yīng)3.5h后降溫、過濾、烘干，得產(chǎn)物816.5g，以三氯氧磷計收率97.9％。

實施例5：

溫度計和恒壓滴液漏斗的2L四口圓底燒瓶中，加188.0g(1mol)2,2'-二羥基聯(lián)苯(99.0％)，433.0g甲苯(99.5％)，132.9g(1.3mol)三乙胺(含量99.0％)，開啟攪拌，控制溫度在20℃，1.0h滴加三氯氧磷155.6g(1mol)(98.5％)，繼續(xù)反應(yīng)4h。旋蒸甲苯，加入800g水，37.9g(0.3mol)三聚氰胺(99.8％)，100℃回流反應(yīng)3h后降溫、過濾、烘干，得產(chǎn)物806.5g，以三氯氧磷計收率96.7％。

實施例6：

向帶有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的2L四口圓底燒瓶中，加188.0g(1mol)2,2'-二羥基聯(lián)苯(99.0％)，658.0g甲苯(99.5％)，132.9g(1.3mol)三乙胺(含量99.0％)，開啟攪拌，控制溫度在10℃，1.0h滴加三氯氧磷155.6g(1mol)(98.5％)，繼續(xù)反應(yīng)4h。旋蒸甲苯，加入800g水，37.9g(0.3mol)三聚氰胺(99.8％)，100℃回流反應(yīng)3h后降溫、過濾、烘干，得產(chǎn)物803.1g，以三氯氧磷計收率96.3％。

實施例7：

向帶有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的2L四口圓底燒瓶中，加188.0g(1mol)2,2'-二羥基聯(lián)苯(99.0％)，376.0g甲苯(99.5％)，132.9g(1.3mol)三乙胺(含量99.0％)，開啟攪拌，控制溫度在10℃，1.0h滴加三氯氧磷155.6g(1mol)(98.5％)，繼續(xù)反應(yīng)4h。旋蒸甲苯，加入800g水，37.9g(0.3mol)三聚氰胺(99.8％)，100℃回流反應(yīng)3h后降溫、過濾、烘干，得產(chǎn)物786.5g，以三氯氧磷計收率94.3％。

通過實施例1～7的方法，反應(yīng)條件更溫和，收率提高，簡化了后處理過程，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

對比例：

一種由N-N-二甲基乙酰胺、三聚氯氰、二氨基二苯醚制備的芳香族鏈結(jié)構(gòu)三嗪類成炭劑，熱重分析500℃成炭量為38.5％，熱分解溫度285℃。

圖2為實施例1、實施例2和對比例所得成炭劑的熱重分析圖。從圖2看以看出，實施例1所得成炭劑熱重分析500℃的成炭量為51.8％，熱分解溫度305℃；實施例2所得成炭劑熱重分析500℃的成炭量為50.2％，熱分解溫度304℃；而對比例中成炭劑熱重分析500℃成炭量為38.5％，熱分解溫度285℃。本發(fā)明所得成炭劑成炭性能好，殘?zhí)苛看?，熱分解溫度高，具有良好的穩(wěn)定性。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。