一種含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑,制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磯娃協(xié)同阻燃性化合物技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種含氣苯基及磯酸醋結(jié) 構(gòu)新型磯娃阻燃劑，該阻燃劑具有較好的熱穩(wěn)定性、殘?zhí)柯矢?、阻燃效果好，可用于聚碳?醋的無(wú)面阻燃。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚碳酸醋是近年來(lái)增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料之一，具有較好的力學(xué)性能、抗 沖擊能力、耐熱性性能，廣泛應(yīng)用于汽車、電氣、醫(yī)療器械、建筑、光學(xué)儀器、辦公設(shè)備、交通 運(yùn)輸、包裝、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域，隨著各領(lǐng)域?qū)厶妓岽撞牧系淖枞夹阅芤笤絹?lái)越高，聚碳 酸醋已難W滿足對(duì)材料阻燃性能的要求，因此必須對(duì)聚碳酸醋進(jìn)行阻燃改性。目前，常用 于聚碳酸醋的阻燃劑主要有間苯二酪雙磯酸醋（RD巧、S苯基磯酸醋（TPP)、聚二漠苯離 (PDBP0)、十漠二苯值抓P0)、四漠雙酪ACTBBPA等磯系、面系阻燃劑。磯酸醋類阻燃劑除了 使PC耐水和耐熱性能降低之外，還使塑料制品加工成型時(shí)會(huì)析出磯酸醋，對(duì)模具和制品表 面造成很大的污染。雖然面系阻燃劑的阻燃效率高，且價(jià)格便宜，因該類阻燃劑使用時(shí)添加 量較高而降低了聚碳酸醋材料的電性能和抗沖擊強(qiáng)度，且傳統(tǒng)的含面阻燃材料燃燒時(shí)存在 多煙、有毒或腐蝕性氣體放出等二次危害，對(duì)人身安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。
[0003] 有機(jī)娃阻燃劑是一種新型高效、低毒、防烙滴、環(huán)境友好的阻燃劑，賦予基材優(yōu)異 的阻燃性能、加工性能、耐熱性能，但有機(jī)娃阻燃劑價(jià)格較高。在有機(jī)娃分子中引入磯元素 后，在高溫下，磯會(huì)催化促成炭的形成，而娃則增加該些炭層的熱穩(wěn)定性，硅氧烷降解形成 的層狀二氧化娃阻止了炭層的氧化，從而使磯-娃的阻燃協(xié)同作用得到進(jìn)一步加強(qiáng)。
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成 本低，克服磯酸醋降低聚碳酸醋耐水和耐熱性能及娃系阻燃劑價(jià)格高的缺點(diǎn)，通過(guò)=氯氧 磯和季戊四醇反應(yīng)合成中間體I (雙籠狀磯酸醋），中間體I與五氣苯基丙基=氯硅烷反 應(yīng)生成阻燃性能優(yōu)良的含氣苯基及磯酸醋結(jié)構(gòu)的新型磯娃阻燃劑。
[0005] 本發(fā)明的目的是該樣實(shí)現(xiàn)；一種含氣苯基及磯酸醋結(jié)構(gòu)的新型磯娃阻燃劑，化學(xué) 結(jié)構(gòu)式如下：
[0006]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑，其特征在于，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：
該阻燃劑含五氟苯基、磷酸酯及磷氧結(jié)構(gòu)。
2. 制備權(quán)利要求1所述的一種含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑的合成方法， 其特征在于，包括以下步驟： A :將三氯氧磷、季戊四醇溶于有機(jī)溶劑后加入裝有機(jī)械攪拌、回流冷凝管、干燥管和氯 化氫吸收裝置的設(shè)備中，攪拌，升溫至80°C，繼續(xù)滴加三氯氧磷，2-3h內(nèi)滴完，在梯度升溫 條件下反應(yīng)5-10小時(shí)，反應(yīng)完成后抽濾所得的固體產(chǎn)物，經(jīng)有機(jī)溶劑、乙醇洗滌，乙醇重結(jié) 晶，真空干燥得中間體I (雙籠狀磷酸酯），反應(yīng)方程式如下：
B :將中間體I溶入有機(jī)溶劑中，催化劑、縛酸劑同時(shí)加入到裝有攪拌、回流冷凝管、氯 化氫吸收裝置的燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，滴加溶有五氟苯基丙基三氯硅烷的有機(jī)溶劑，以 0. 1-0. 5L/h的速度滴加，I. 5-3h滴完，攪拌，以10°C /min的升溫速度升溫至150°C _190°C， 反應(yīng)15-20h，反應(yīng)至無(wú)氯化氫放出，冷卻過(guò)濾，乙腈洗滌、烘干后得目標(biāo)化合物，反應(yīng)方程式 如下：
含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑的制備方法，其特 征在于：步驟A中，有機(jī)溶劑是1，4-二氧六環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑的制備方法，其特 征在于：步驟A中，季戊四醇、三氯氧磷的物質(zhì)的量之比為1:1. 0-1. 05,有機(jī)溶劑的重量為 三氯氧磷、季戊四醇總重量的4-6倍，前一次加入三氯氧磷與后一次滴加三氯氧磷的物質(zhì) 的量之比為1:0. 8-1.2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑的制備方法，其特 征在于：所述的梯度升溫條件為在80°C反應(yīng)I. 5-2h，以5°C /min的速度再升溫至90°C，保 溫反應(yīng)I. 5-2h，繼續(xù)以5°C /min的速度升溫至95°C，保溫反應(yīng)l_4h，再次以5°C /min的速 度升溫至105°C，保溫反應(yīng)l_2h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑的制備方法，其特 征在于：步驟B中，有機(jī)溶劑是四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜中的任一種，催化 劑是無(wú)水AlCl 3、無(wú)水FeCl3中的任一種，縛酸劑是吡啶、三乙胺、N，N-二甲基苯胺的任一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑的制備方法，其特 征在于：步驟B中，五氟苯基丙基三氯硅烷、中間體I的物質(zhì)的量之比為1:3. 0-5. 0,有機(jī)溶 劑的添加重量為與五氟苯基丙基三氯硅烷、中間體I總重量的4-6倍。
8. 權(quán)利要求1-7所述的任意一項(xiàng)所述的含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑在 聚碳酸酯中的應(yīng)用。
【專利摘要】一種含氟苯基及磷酸酯結(jié)構(gòu)的新型磷硅阻燃劑，制備方法及其應(yīng)用。在二甲基亞砜作溶劑、無(wú)水AlCl3作催化劑、三乙胺作縛酸劑的條件下，中間體Ⅰ(雙籠狀磷酸酯)與五氟苯基丙基三氯硅烷反應(yīng)得到外觀為白色粉末的含金剛烷基的新型磷硅阻燃劑。該阻燃劑的起始分解溫度約為335℃，在400℃失重6％，800℃阻燃劑的殘?zhí)柯蔬_(dá)到45％，該阻燃劑具有較好的熱穩(wěn)定性、殘?zhí)柯矢?、阻燃效果好，可用于聚碳酸酯的無(wú)鹵阻燃。
【IPC分類】C07F9-6574, C08L69-00, C08K5-5435
【公開(kāi)號(hào)】CN104725668
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510103980
【發(fā)明人】李德江, 劉義穩(wěn), 謝益碧
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日