一种DOPO反应型阻燃剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于阻燃剂，具体涉及一类dopo反应型阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代科技和工业的快速发展，高分子材料在各个领域中得到了广泛应用。然而，由于高分子材料的可燃性，一旦发生火灾，会造成巨大的生命和财产损失。通常情况下需要在高分子材料中添加阻燃剂，改善高分子材料的阻燃性能，以保证人们的生命财产安全。在众多阻燃剂中，含磷阻燃剂具有阻燃效果好、热稳定性好、环保性能好、应用范围广、经济性好等优势，广泛应用于塑料、橡胶、纺织品、涂料等材料。然而，传统的含磷阻燃剂除了三羟甲基氧化磷，其他的基本都是酯类物质或者无机物质，在复合材料中随着时间的推移会发生阻燃剂迁移，导致材料阻燃性能下降。而三羟甲基氧化磷呈酸性，大约含10％水，使用场合受到限制，一般加到30％左右才有明显阻燃效果。另一方便大量的阻燃剂会降低基体材料的机械性能，影响施工。因此，急需开发阻燃效果好且与基体相容性好的阻燃剂。

2、而要达到这个目的，必须开发阻燃效果好的反应型阻燃剂。9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo)及其衍生物具有阻燃性能好、无卤无毒、环境友好等优点，广泛添加到高分子材料中，改善高分子材料的阻燃性能。dopo化学结构独特，其活泼的p-h键易于碳碳双键、环氧、羰基反应，得到dopo衍生物。本发明通过二缩水甘油醚作为桥梁，连接dopo和三羟甲基氧化磷，制备高阻燃性的反应型阻燃剂。反应型阻燃剂阻燃效果好，用量明显少于dopo型添加型阻燃剂，由于发生了化学反应，与主体材料相容性好，不易迁移流失，安全性较高。因此，急需设计合成阻燃效果好、合成工艺简单的dopo型反应型阻燃剂。

技术实现思路

1、解决的技术问题：本发明旨在提供一种操作容易、阻燃效果好的dopo反应型阻燃剂及其制备方法和应用。

2、技术方案：一种dopo反应型阻燃剂的合成方法，制备步骤为：(1)在反应器中加入dopo和有机溶剂，其中dopo与有机溶剂的质量比为0.2-0.6:1，搅拌直到dopo完全溶解，继续往反应器中加入环氧单体，其中环氧单体的环氧基与dopo的摩尔比为0.9～1.2:1,60～90℃继续反应10～16h，旋蒸去除溶剂，干燥得到环氧-dopo中间体；(2)将环氧-dopo中间体和有机溶剂加入反应器中，其中环氧-dopo中间体和有机溶剂的质量比为0.2-0.6:1，搅拌直到环氧-dopo中间体完全溶解，继续往反应器中加入三羟甲基氧化膦和氢氧化钾，其中环氧-dopo中间体和三羟甲基氧化膦的摩尔比为0.9-1.2:1，氢氧化钾用量为环氧-dopo中间体和三羟甲基氧化膦总重量的1-3％，90～130℃继续反应10～16h，旋蒸去除溶剂，干燥得到dopo反应型阻燃剂。

3、步骤(1)中所述有机溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、二氧六环其中的至少一种；所述dopo与有机溶剂的质量比为0.4:1。

4、步骤(1)中所述环氧单体为乙二醇二缩水甘油醚，1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,5-戊二醇二缩水甘油醚、1.6-己二醇二缩水甘油醚其中的至少一种；所述环氧单体中环氧基与dopo的摩尔比为1:1。

5、步骤(2)中所述有机溶剂为二甲基甲酰胺或二氧六环；环氧-dopo中间和有机溶剂的质量比为0.4:1。

6、步骤(2)中所述环氧-dopo中间体和三羟甲基氧化膦的摩尔比为1:1。

7、步骤(2)中所述的氢氧化钾用量为环氧-dopo中间体和三羟甲基氧化膦总重量的2％。

8、上述方法制得的dopo反应型阻燃剂。

9、上述dopo反应型阻燃剂在制备塑料和泡沫中的应用。

10、有益效果：(1)本发明所合成的dopo反应型阻燃剂合成方法简单，可应用于塑料和泡沫阻燃。添加少量的本发明所合成的dopo反应型阻燃剂，塑料和泡沫的阻燃效果便可得到较大的提升。同时提高了塑料和泡沫的热稳定性和力学性能。泡沫的掉渣率明显减少，泡沫的耐压缩性能明显提升；(2)操作容易，工艺简单且产品质量稳定，易于工业扩大生产。

技术特征：

1.一种dopo反应型阻燃剂的合成方法，其特征在于制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的dopo反应型阻燃剂的合成方法，其特征在于，步骤（1）中所述有机溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、二氧六环其中的至少一种；所述dopo与有机溶剂的质量比为0.4:1。

3.根据权利要求1所述的dopo反应型阻燃剂的合成方法，其特征在于，步骤（1）中所述环氧单体为乙二醇二缩水甘油醚，1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,5-戊二醇二缩水甘油醚、1.6-己二醇二缩水甘油醚其中的至少一种；所述环氧单体中环氧基与dopo的摩尔比为1:1。

4.根据权利要求1所述的dopo反应型阻燃剂的合成方法，其特征在于，步骤（2）中所述有机溶剂为二甲基甲酰胺或二氧六环；环氧-dopo中间和有机溶剂的质量比为0.4:1。

5.根据权利要求1所述的dopo反应型阻燃剂的合成方法，其特征在于，步骤（2）中所述环氧-dopo中间体和三羟甲基氧化膦的摩尔比为1:1。

6.根据权利要求1所述的dopo反应型阻燃剂的合成方法，其特征在于，步骤（2）中所述的氢氧化钾用量为环氧-dopo中间体和三羟甲基氧化膦总重量的2%。

7.权利要求1至6任一所述方法制得的dopo反应型阻燃剂。

8.权利要求7所述dopo反应型阻燃剂在制备塑料和泡沫中的应用。

技术总结
一种DOPO反应型阻燃剂及其制备方法和应用，在反应器中加入DOPO和有机溶剂，搅拌直到DOPO完全溶解，继续往反应器中加入环氧单体，60~90℃继续反应10~16 h，旋蒸去除溶剂，干燥得到环氧‑DOPO中间体；将环氧‑DOPO中间体和有机溶剂加入反应器中，搅拌直到环氧‑DOPO中间体完全溶解，继续往反应器中加入三羟甲基氧化膦和氢氧化钾，90~130℃继续反应10~16 h，旋蒸去除溶剂，干燥得到DOPO反应型阻燃剂。本发明所合成的DOPO反应型阻燃剂合成方法简单，可应用于塑料和泡沫阻燃。同时提高了塑料和泡沫的热稳定性和力学性能。泡沫的掉渣率明显减少，泡沫的耐压缩性能明显提升。

技术研发人员：胡立红,张桂馨,朱国强,胡云,贾普友,薄采颖,尚倩倩,周永红
受保护的技术使用者：中国林业科学研究院林产化学工业研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15