首页 > 专利 > 苏州科技大学 > 反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法专利详情

反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-10-26
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2016-02-03
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-06-19
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-10-26
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510707704.7 申请日 2015-10-26
公开/公告号 CN105218859B 公开/公告日 2018-06-19
授权日 2018-06-19 预估到期日 2035-10-26
申请年 2015年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 C08K5/5357C07F9/6574C08L63/00 主分类号 C08K5/5357
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 3 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN103180331A、US4959441、US4977066 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 苏州科技大学 当前专利权人 苏州科技大学
发明人 马肃、李果、王彦林 第一发明人 马肃
地址 江苏省苏州市高新区科锐路1号苏州科技大学石湖校区 邮编 215009
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省苏州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明涉及一种反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法,该化合物的结构如下式所示:制备方法为:用氮气置换掉带有分馏装置反应器内的空气,控制三羟甲基丙烷与甲基膦酸二甲酯摩尔比为1∶1‑1∶1.3,再加入有机溶剂和催化剂,升温到80‑140℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,分馏出生成的甲醇,分馏反应5‑10h,直到无甲醇产生,经纯化处理,得反应型阻燃剂有机膦酸酯;本发明产品有较好的增塑性,与高分子相容性好,适合用于聚酯PBT、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等材料的阻燃剂,其原料易得,生产成本低,设备投资少,易于规模化生产,具有很好的应用及开发前景。
  • 摘要附图
    反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法
  • 说明书附图:图1
    反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法
  • 说明书附图:图2
    反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2018-06-19 授权
2 2018-05-22 著录事项变更 发明人由王彦林 李果变更为马肃 李果 王彦林
3 2016-02-03 实质审查的生效 IPC(主分类): C08K 5/5357 专利申请号: 201510707704.7 申请日: 2015.10.26
4 2016-01-06 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物的制备方法,其特征在于,该方法为:
用氮气置换掉带有分馏装置反应器内的空气,控制三羟甲基丙烷与甲基膦酸二甲酯摩尔比为1∶1-1∶1.3,再加入有机溶剂和用量为甲基膦酸二甲酯质量1%-2%的甲醇钠催化剂,升温到80-140℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,蒸馏出生成的甲醇,分馏反应5-10h,直到无甲醇产生,停止反应,减压蒸馏除去有机溶剂,加入产品理论质量克数1-2倍体积毫升数的冰水,搅拌洗涤,0℃条件下静置分层,分出下层料液,再减压蒸馏除去微量的水及低沸点物,得反应型阻燃剂有机膦酸酯,该化合物的结构如下式所示:

2.如权利要求1所述反应型阻燃剂有机膦酸酯的制备方法,其特征在于:所述的有机溶剂为乙二醇二甲醚、二甲苯、二甲基甲酰胺或二氧六环,其用量是有机溶剂体积毫升数为三羟甲基丙烷质量克数的3-6倍。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物及其制备方法,具体涉及一种阻燃剂1-氧-1-甲基-4-乙基-4-羟甲基-2,6-二氧杂-1-磷杂环己烷化合物及其制备方法,该化合物可用作环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯等材料的阻燃剂,也可作为有机膦的合成中间体。

背景技术

[0002] 进入21世纪以后,聚合物材料已经广泛应用于建筑、电子电器和交通等领域,但其可燃性给人们的生命财产造成了很严重的威胁。根据近年来的火灾调查结果发现,可燃聚合物材料是城市火灾和建筑火灾的主要火源材料之一,人们总渴望采用阻燃性聚合物材料以防止或降低其引燃火灾带来的灾难,因而阻燃材料得到了迅速发展。
[0003] 目前聚合物材料所用阻燃剂有添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两种。由于添加型阻燃剂与聚合物基体之间存在着或多或少的不相容性,在加工过程中会伴随逸出、分解等现象而影响材料的性能。而反应型阻燃剂是通过共聚或接枝的方式将阻燃元素(溴,氯,硫,磷,硅等)直接引入聚合物主链或侧链中,不仅能达到提高阻燃性的效果,还能够克服添加型阻燃剂从聚合物表面迁移或挥发的缺点,对聚合物的理化性能影响较小,具有较好的开发前景。
[0004] 本发明阻燃剂1-氧-1-甲基-4-乙基-4-羟甲基-2,6-二氧杂-1-磷杂环己烷是一种活性羟基反应型有机膦阻燃剂,其具有优异的阻燃性和机械性能,且稳定性好,分解温度高,与高分子材料有很好的相容性,能适合材料的高温加工,具有广阔的市场应用和开发前景。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一在于提出一种反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物,该化合物带有活性羟基官能团,能与高分子材料结合成为本体阻燃材料,其阻燃性能好,不迁移,可克服现有技术中的不足。
[0006] 为实现上述发明目的,本发明采用了如下技术方案:
[0007] 反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物,其特征在于,该化合物的结构如下式所示:
[0008]
[0009] 本发明的另一目的在于提出一种反应型阻燃剂有机膦酸酯的制备方法,其原料廉价易得,成本低廉,工艺简单,设备投资少,易于规模化生产,该方法为:
[0010] 用氮气置换掉带有分馏装置反应器内的空气,控制三羟甲基丙烷与甲基膦酸二甲酯摩尔比为1∶1-1∶1.3,再加入有机溶剂和一定量的催化剂,升温到80-140℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,蒸馏出生成的甲醇,分馏反应5-10h,直到无甲醇产生,停止反应,减压蒸馏除去有机溶剂(回收使用),经纯化处理,得反应型阻燃剂有机膦酸酯。
[0011] 如上所述的有机溶剂为乙二醇二甲醚、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)或二氧六环,其用量是有机溶剂体积毫升数为三羟甲基丙烷质量克数的3-6倍。
[0012] 如上所述的一定量的催化剂为甲醇钠,其用量为甲基膦酸二甲酯质量的1%-2%。
[0013] 如上所述的纯化处理为加入产品理论质量克数1-2倍体积毫升数的冰水,搅拌洗涤,0℃条件下静置分层,分出下层料液,再减压蒸馏除去微量的水及低沸点物。
[0014] 本发明反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物为淡黄色粘稠液体,其闪点(开口杯):1983 25
±5℃,分解温度:230±5℃,密度(25℃):1.543g/cm ,折光率:nD =1.4521;产率为
90.7%-97.5%,本发明产品可作为反应型阻燃剂使用,也可作为添加型阻燃剂使用,适合用作环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯等材料的阻燃剂。
[0015] 反应型阻燃剂有机膦酸酯的制备工艺原理如下式所示:
[0016]
[0017] 与现有技术相比,本发明的有益创新之处在于:
[0018] ①本发明反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物为有机膦季碳环状酯结构,结构中含有稳定的C-P键,稳定性好,季碳具有促进成炭性;作为添加型阻燃剂使用,酯结构可带来较好的增塑性。
[0019] ②本发明反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物带有活性羟基官能团,能与高分子材料结合成为本体阻燃材料,其阻燃性能好,不迁移,可制成永久性阻燃材料。
[0020] ③本发明反应型阻燃剂有机膦酸酯化合物制备工艺中溶剂和产生的甲醇均可直接回收使用,易于实现工业化生产。

实施方案

[0026] 以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0027] 实施例1在装有搅拌器、温度计、高效分馏装置的150ml四口烧瓶中,用氮气置换掉瓶内空气,加入40ml乙二醇二甲醚,13.42g(0.10mol)三羟甲基丙烷,12.41g(0.10mol)甲基膦酸二甲酯,0.12g甲醇钠,而后升温至80℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,分馏出生成的甲醇,反应10h,待无甲醇产生后,改成减压蒸馏装置,减压蒸馏除去乙二醇二甲醚(回收使用),而后加入20ml冰水洗涤,搅拌,0℃条件下静置分层,分出下层料液,减压蒸馏除去微量的水及少量低沸点物,得反应型阻燃剂有机膦酸酯,产品得率92.5%,其闪点(开口杯):198±5℃,分解温度:230±5℃,密度(25℃):1.543g/cm3,折光率:nD25=1.4521。
[0028] 实施例2在装有搅拌器、温度计、高效分馏装置的150ml四口烧瓶中,用氮气置换掉瓶内空气,加入50ml二甲苯,13.42g(0.10mol)三羟甲基丙烷,16.13g(0.13mol)甲基膦酸二甲酯,0.2g甲醇钠,而后升温至140℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,分馏出生成的甲醇,反应5h,待无甲醇产生后,改成减压蒸馏装置,减压蒸馏除去二甲苯(回收使用),而后加入25ml冰水洗涤,搅拌,0℃条件下静置分层,分出下层料液,减压蒸馏除去微量的水及少量低沸点物,得反应型阻燃剂有机膦酸酯,产品得率95.8%,其闪点(开口杯):198±5℃,分解温度:230±5℃,密度(25℃):1.543g/cm3,折光率:nD25=1.4521。
[0029] 实施例3在装有搅拌器、温度计、高效分馏装置的150ml四口烧瓶中,用氮气置换掉瓶内空气,加入50mlDMF,13.42g(0.10mol)三羟甲基丙烷,14.89g(0.12mol)甲基膦酸二甲酯,0.24g甲醇钠,而后升温至120℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,分馏出生成的甲醇,反应8h,待无甲醇产生后,改成减压蒸馏装置,减压蒸馏除去DMF(回收使用),而后加入35ml冰水洗涤,搅拌,0℃条件下静置分层,分出下层料液,减压蒸馏除去微量的水及少量低沸点物,得反应型阻燃剂有机膦酸酯,产品得率96.2%,其闪点(开口杯):198±5℃,分解温度:230±5℃,密度(25℃):1.543g/cm3,折光率:nD25=1.4521。
[0030] 实施例4在装有搅拌器、温度计、高效分馏装置的150ml四口烧瓶中,用氮气置换掉瓶内空气,加入60ml二氧六环,13.42g(0.10mol)三羟甲基丙烷,13.65g(0.11mol)甲基膦酸二甲酯,0.15g甲醇钠,而后升温至100℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,分馏出生成的甲醇,反应9h,待无甲醇产生后,改成减压蒸馏装置,减压蒸馏除去二氧六环(回收使用),而后加入40ml冰水洗涤,搅拌,0℃条件下静置分层,分出下层料液,减压蒸馏除去微量的水及少量低沸点物,得反应型阻燃剂有机膦酸酯,产品得率97.5%,其闪点(开口杯):198±5℃,分解温度:230±5℃,密度(25℃):1.543g/cm3,折光率:nD25=1.4521。
[0031] 实施例5在装有搅拌器、温度计、高效分馏装置的200ml四口烧瓶中,用氮气置换掉瓶内空气,加入80ml二甲苯,13.42g(0.10mol)三羟甲基丙烷,12.41g(0.10mol)甲基膦酸二甲酯,0.18g甲醇钠,而后升温至130℃,控制分馏柱顶温度不高于65℃,分馏出生成的甲醇,反应7h,待无甲醇产生后,改成减压蒸馏装置,减压蒸馏除去二甲苯(回收使用),而后加入30ml冰水洗涤,搅拌,0℃条件下静置分层,分出下层料液,减压蒸馏除去微量的水及少量低沸点物,得反应型阻燃剂有机膦酸酯,产品得率90.7%,其闪点(开口杯):198±5℃,分解温度:230±5℃,密度(25℃):1.543g/cm3,折光率:nD25=1.4521。
[0032] 表1制备例主要工艺参数
[0033]
[0034] 本案发明人还将上述制备的反应型阻燃剂有机膦酸酯应用于环氧树脂中。参照:GB/T2406-2008《塑料燃烧性能试验方法-氧指数法》测样品的极限氧指数。将环氧树脂(E-
44)和阻燃剂以不同比例混合均匀,加热至40℃-60℃加入低分子聚酰胺固化剂(固化剂与E-44质量比均为0.8∶1)搅拌混合均匀,注入规定尺寸的80℃预热的模具中,固化3h,再升温至120℃后固化2h,对样条阻燃性能进行测试,试验结果如表2所示:
[0035] 表2反应型阻燃剂有机膦酸酯应用于环氧树脂中的阻燃性能数据
[0036]
[0037] 由表2可以看出当本发明阻燃剂反应型阻燃剂有机膦酸酯添加量达20%时,阻燃环氧树脂的极限氧指数达到28%,已具有了良好的阻燃效果,且对其在受热或燃烧时易熔融滴落的缺陷有所改善。

附图说明

[0021] 为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。
[0022] 1、反应型阻燃剂有机膦酸酯的红外光谱图,详见说明书附图图1:
[0023] 图1表明,在3436cm-1处为羟基O-H键的伸缩振动峰;2980cm-1处为亚甲基C-H键的伸缩振动峰,1439cm-1处为亚甲基C-H键的弯曲振动峰;2858cm-1处为甲基C-H键的伸缩振动峰,1387cm-1处为甲基C-H键的弯曲振动峰;1238cm-1处为P=O双键的伸缩振动峰;1124cm-1和1100cm-1处为C-O键的伸缩振动峰;989cm-1处为P-O键的伸缩振动峰;750cm-1处为C-P键的伸缩振动峰。
[0024] 2、反应型阻燃剂有机膦酸酯的核磁光谱图,详见说明书附图图2:
[0025] 图2表明,以氘代水作溶剂,δ0.82-0.95处为与亚甲基相连的甲基上H峰;δ1.09-1.17处为与甲基相连的亚甲基H峰;δ1.40-1.47处为与磷相连的甲基H峰;δ3.21-3.25处为羟基H峰;δ3.68-3.75处为与羟基相连的亚甲基的H峰;δ3.75-3.83处为环上亚甲基的H峰;δ
4.71处为氘代水溶剂H峰。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号