技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學領(lǐng)域，具體涉及一種含三嗪環(huán)氨基磷酸酯無鹵素膨脹型阻燃劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著高分子材料越來越多地進入我們的日常生活，人們對此類材料的阻燃性能有了更高的要求。早期使用較多的是含鹵素的阻燃劑。該類阻燃劑具有添加量少，阻燃效果明顯，品種多，適用性廣泛等優(yōu)點，但添加此類阻燃劑的高分子材料在遇到火焰或強熱時會釋放出有毒和腐蝕性氣體，產(chǎn)生較大的煙霧；更值得關(guān)注的是該類阻燃劑的析出及降解產(chǎn)物，也會帶來新的危害，逐漸面臨著淘汰或更新?lián)Q代。近幾年，溴原料價格的不斷提高，導致鹵系阻燃劑的價格飛漲。迫于環(huán)保要求和成本因素，各國都在尋求開發(fā)多功能復合型阻燃劑和環(huán)保阻燃劑。其中含磷類的阻燃劑是目前廣泛應用的類型之一。含磷阻燃劑主要包括磷酸酯類阻燃劑、(烷基)次磷酸鹽、磷氮復合膨脹型阻燃劑等種類。磷酸酯類阻燃劑是較早開發(fā)的一類磷系阻燃劑，具有合成簡單，與樹脂相容性好的優(yōu)點，但由于P-O鍵較強的極性，導致磷酸酯類阻燃劑耐水性較差；(烷基)次磷酸鹽阻燃劑，具有較高的阻燃效率，單獨使用或者復配使用均能用在大多數(shù)常見的樹脂中，但次磷酸鹽阻燃劑在加工時發(fā)生歧化反應產(chǎn)生的PH3有起火危險，而烷基次磷酸鹽則價格過于昂貴；磷氮復合膨脹型阻燃劑則是利用含磷化合物作為酸源、含氮化合物作為氣源，再結(jié)合碳源構(gòu)成的阻燃體系。隨著研究的深入，人們在最初的三組分的基礎(chǔ)上，逐漸地將酸源-碳源-氣源的兩種或三種進行組合，希望得到更為高效的阻燃體系。

從目前研究和市場應用的結(jié)果看，含P、N的一些化合物是無鹵膨脹阻燃體系的關(guān)鍵成分，尤其是含有P-N鍵的阻燃劑，在燃燒過程中形成的泡沫碳層堅固、不易破碎，具有更高的熱穩(wěn)定性和隔熱、隔氧的優(yōu)異性能。但是含有P-N鍵的阻燃劑報道較少。美國雅寶公司(Albemarle)在US20030109608A1中首次公布了N,N’-哌嗪二(新戊二醇)氨基磷酸酯(PBNGP)的合成方法及其在PBT中的應用。采用廉價的對苯二胺替代PBNGP中的哌嗪，彭治漢等人合成了對稱結(jié)構(gòu)的環(huán)狀磷酸酯阻燃劑TMBPN。日本四國化成公司開發(fā)了1，4-哌嗪二磷酸酯(SP-670)。CN1827624公開了一種N,N’-二(磷酸二苯酯)哌嗪類阻燃劑與SP-670具有相同或類似的結(jié)構(gòu)。P-N鍵鍵能較高，高達617kJ/mol，高于一般的化學鍵，因而具有更高的熱穩(wěn)定性，該類化合物比磷酸酯化合物更耐水。目前市場上認可的磷氮系膨脹性阻燃劑中的含氮量應在16％以上，但是含氮磷酸酯化合物分子量較大，含氮量較低，比如PBNGP中N元素含量僅為7.33％，SP-670中氮元素含量僅為5.09％，以上在該類化合物中，氮元素的存在只是促進酸源與碳源的酯化反應，為成碳起到催化作用，缺乏有效的成氣單元，因此在結(jié)構(gòu)中引入高含氮量的氣源就顯得非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決大多含氮磷酸酯化合物中含氮量過低的問題，本發(fā)明通過在磷酸酯體系中引入既能從結(jié)構(gòu)上起連接作用又能從性能上起到成碳作用的哌嗪基團，通過取代反應，將富含氮原子的三嗪環(huán)與磷酸酯進行有機結(jié)合，該類化合物的含氮量含量所述的一種耐酸耐水的單組份無鹵素膨脹型阻燃劑，其結(jié)構(gòu)式如下所示：

技術(shù)負責人： 竇偉 化學化工學院