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最新一种硼氮磷阻燃剂及其制备方法与流程

泰宁新闻网 http://www.tainingxinwen.cn 2020-10-18 21:04 出处:网络
如下介绍的最新一种硼氮磷阻燃剂及其制备方法与流程,以下是我给大家带来的内容。

如下介绍的最新一种硼氮磷阻燃剂及其制备方法与流程,以下是我给大家带来的内容。

本发明涉及一种阻燃剂及其制备方法,特别是涉及一种硼氮磷阻燃剂及其制备方法。



背景技术:

硼系阻燃剂也是早期就开始使用的阻燃剂之一,同时在无机阻燃剂方面也有很多品种。硼系阻燃剂可分为有机硼系和无机硼系两种类型,它具有热稳定性好、毒性低和消烟等优点,并且与其它阻燃剂复配效果良好,有着非常好的发展前景。近年来随着新的环保要求和法规的不断提出,硼系阻燃剂以其优良的特性正越来越多地引起人们的注意,也成为近年来阻燃邻域最为活跃的研究热点之一。而且我国的硼资源丰富,硼系阻燃剂性能良好、毒性低、原料易得,因此应该加大硼系阻燃剂的开发力度,这不仅具有理论意义,更具现实意义。

有机硼化合物具有良好的阻燃性能,但其水解不稳定,且价格贵,在一定程度上限制了它的使用。若将有机硼化合物与磷、氮和卤素等元素引入同一个分子结构中,合成含硼阻燃剂,一方面可以提高硼系阻燃剂的耐水解稳定性和降低价格,同时也可以减少溴系和磷系阻燃剂的毒性。无机硼类阻燃剂最早是用在纺织品上的一种阻燃整理剂,现在仍有很多人在继续这类研究。我国生产的硼化合物中能够作为阻燃剂的有硼砂、硼酸、硼酸锌等,现在最常用的硼酸盐阻燃剂是硼酸锌的各种水合物。今年来随着国外许多国家对于材料的阻燃性制定了一系列的阻燃规范之后,我国对此也原来越重视,但是我国对硼酸盐阻燃剂的合成和应用都还处于开发阶段。

近年来,有机硼作为阻燃剂逐渐引起人们的注意。国内外对于新型有机硼阻燃剂的开发研究一直是个热点。如C. Martín等合成了一种新型有机硼系阻燃剂,阻燃效果好;硼氮磷阻燃剂是属于有机硼系阻燃剂的拓展,是为了提高有机硼类阻燃剂在阻燃性和水洗牢度方面的缺陷。目前混合复配型硼氮磷阻燃剂已商品化,国外已有多种产品,主要有MR-80,Exolit系列,MelapurPA-90等。而硼氮磷一体化阻燃剂是集酸源、气源和碳源为一体的“三位一体”阻燃剂,它属于一种膨胀覆盖型阻燃剂,会在反应过程中形成一种致密均匀的炭泡沫阻燃层,这种阻燃层可以起到隔热、隔氧、抑烟的作用,并且燃烧时不会产生有毒烟雾。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种硼氮磷阻燃剂及其制备方法,提供的添加型阻燃剂含有硼元素,且不含卤素具有毒性低和抑烟作用等优点,有利于环保。提供的制备方法简便易操作,条件温和,无需添加其它试剂,所得产品纯度高,应用范围广。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

一种硼氮磷阻燃剂,所述阻燃剂结构式如下:

式中n为1~50的正整数。

一种硼氮磷阻燃剂的制备方法,该方法的合成步骤如下:

先将硼酸二乙醇胺酯用溶剂完全溶解后放入反应器中,在0~20℃下滴加三氯化磷后反应1~3h,加热至溶剂回流温度,反应8~15h,结束反应后冷却至室温,常压蒸发除去溶剂,经试剂洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。

所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,所述的硼酸二乙醇胺酯和三氯化磷的比例为1:1~1:1.2。

所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,所述的溶剂为二氯甲烷、乙腈和N,N-二甲基甲酰胺中的任一种或任意比例的混合物。

所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,所述的滴加温度为0~20℃,回流温度为40~160℃。

所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,所述的洗涤试剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、二氯甲烷中的任一种或任意比例的混合物。

本发明的优点与效果是:

1.本发明提供的新型硼氮磷阻燃剂作为一种新的添加型阻燃剂,改善了有机硼阻燃剂不耐水洗的缺点,在聚合物中不易迁移,具有优良的耐久性。

2.本发明提供的新型阻燃剂含有硼元素,具有抑烟作用良好和低毒的优点,有利于环保。

3.本发明提供的制备方法简便易操作,条件温和,无需添加其它试剂,所得产品纯度高。

4.本发明提供的新型硼氮磷阻燃剂应用范围广泛,可用于环氧树脂和聚烯烃等材料的阻燃。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1:

在带有磁力搅拌、温度计、油水分离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,搅拌并加热回流至分出的水达到10.6ml结束反应。减压蒸馏除去甲苯,得淡黄色透明粘稠液体。用四氢呋喃洗涤除去过量的二乙醇胺。80℃下真空干燥,得无色透明粘稠液体,产率为86.8%。用0.1mol/L的盐酸溶液滴定其纯度为98.98%。

在装有磁力搅拌、温度计、回流冷凝装置的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,先将硼酸二乙醇胺酯用乙腈完全溶解后放入反应器中,在10℃下滴加三氯化磷后反应1h,加热至乙腈回流温度,反应8h,结束反应冷却至室温,常压蒸发除去乙腈,经二氯甲烷洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。

实施例2:

其中中间体硼酸二乙醇胺酯的合成方法同实例1.

在装有磁力搅拌、温度计、回流冷凝装置的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,先将硼酸二乙醇胺酯用乙腈完全溶解后放入反应器中,在15℃下滴加三氯化磷后反应1h,加热至乙腈回流温度,反应10h,结束反应冷却至室温,常压蒸发除去乙腈,经二氯甲烷洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。

实施例3:

其中中间体硼酸二乙醇胺酯的合成方法同实例1.

在装有磁力搅拌、温度计、回流冷凝装置的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,先将硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反应器中,在15℃下滴加三氯化磷后反应3h,加热至二氯甲烷回流温度,反应12h,结束反应冷却至室温,常压蒸发除去二氯甲烷,经二氯甲烷洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。

实施例4:

其中中间体硼酸二乙醇胺酯的合成方法同实例1.

在装有磁力搅拌、温度计、回流冷凝装置的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,先将硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反应器中,在10℃下滴加三氯化磷后反应2h,加热至二氯甲烷回流温度,反应10h,结束反应冷却至室温,常压蒸发除去二氯甲烷,经乙腈洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。

实施例5:

其中中间体硼酸二乙醇胺酯的合成方法同实例1.

在装有磁力搅拌、温度计、回流冷凝装置的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,先将硼酸二乙醇胺酯用N,N-二甲基甲酰胺完全溶解后放入反应器中,在10℃下滴加三氯化磷后反应2h,加热至N,N-二甲基甲酰胺回流温度,反应10h,结束反应冷却至室温,常压蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺,经乙腈洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。

实施例6:

其中中间体硼酸二乙醇胺酯的合成方法同实例1.

在装有磁力搅拌、温度计、回流冷凝装置的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,先将硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反应器中,在15℃下滴加三氯化磷后反应1h,加热至二氯甲烷回流温度,反应9h,结束反应冷却至室温,常压蒸发除去二氯甲烷,经N,N-二甲基甲酰胺洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。


技术特征:

1.一种硼氮磷阻燃剂,其特征在于,所述阻燃剂结构式如下:

式中n为1~50的正整数。

2.一种硼氮磷阻燃剂的制备方法,其特征在于,该方法的合成步骤如下:

先将硼酸二乙醇胺酯用溶剂完全溶解后放入反应器中,在0~20℃下滴加三氯化磷后反应1~3h,加热至溶剂回流温度,反应8~15h,结束反应后冷却至室温,常压蒸发除去溶剂,经试剂洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。

3.根据权利要求2所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,其特征在于,所述的硼酸二乙醇胺酯和三氯化磷的比例为1:1~1:1.2。

4.根据权利要求2所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,其特征在于,所述的溶剂为二氯甲烷、乙腈和N,N-二甲基甲酰胺中的任一种或任意比例的混合物。

5.根据权利要求2所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,其特征在于,所述的滴加温度为0~20℃,回流温度为40~160℃。

6.根据权利要求2所述硼氮磷阻燃剂的制备方法,其特征在于,所述的洗涤试剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、二氯甲烷中的任一种或任意比例的混合物。

技术总结
一种硼氮磷阻燃剂及其制作方法,涉及化学合成剂及其制备方法。先将硼酸二乙醇胺酯用溶剂完全溶解后放入反应器中,在0~20℃下滴加三氯化磷后反应1~3h,加热至溶剂回流温度,反应8~15h,结束反应后冷却至室温,常压蒸发除去溶剂,经试剂洗涤后得到白色粉末状固体,即为阻燃剂。该硼氮磷阻燃剂成炭性好、无卤并且阻燃效果显著,尤其含有硼、氮、磷三种元素,不仅使阻燃效果更佳而且硼元素还同时具有抑烟作用和降低阻燃剂毒性等优点,这使得该阻燃剂有着广泛的应用价值。可用于聚烯烃类材料的阻燃。新型硼氮磷阻燃剂的分子结构。。

技术研发人员:梁兵;巴明伟
受保护的技术使用者:沈阳化工大学
文档号码:201611108506
技术研发日:2016.12.06
技术公布日:2017.05.10

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