一种新型季铵盐类有机阻燃剂的合成方法与流程

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及三聚氰胺季铵盐的制备方法。

背景技术：
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三聚氰胺是一类有机阻燃剂，但是在水中的溶解性极差。并且三聚氰胺上的功能基团只有氨基，这在一定程度上限制了三聚氰胺的应用。目前，关于利用化学手段改进三聚氰胺的溶解性能及引进功能基团的报道比较少。为此，我们提出了一种化学合成的方法改进三聚氰胺的相关性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工艺简单、绿色环保、适合工业化生产的三聚氰胺季铵盐的制备方法。改善了三聚氰胺的溶解性能及对三聚氰胺引进活性基团，提高了三聚氰胺的应用性能。

本发明的一种新型季铵盐类有机阻燃剂合成方法，包括以下步骤，三聚氰胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应，4-吡咯烷基吡啶为催化剂，加入用稀硫酸调节ph的去离子水加热回流反应，反应12小时结束后精制得到三聚氰胺季铵盐，即一种新型季铵盐类有机阻燃剂。

进一步的，三聚氰胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:6时(其中，三聚氰胺为2g)，所用的调节ph值后的去离子水为130ml。

进一步的，加入调节ph值后的去离子水回流反应，反应温度为90℃，反应时间为12h。

作为进一步的优选，加入调节ph值后的去离子水回流反应，催化剂4-吡咯烷基吡啶用量为每100ml溶剂0.1g。

以三聚氰胺与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为原料，本发明的合成路线原理如下：

附图说明

图1为ph值对制品产率的影响。

图2为三聚氰胺季铵盐的¹hnmr图。

图3为三聚氰胺、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、三聚氰胺季铵盐的ir图。

图4为三聚氰胺、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、三聚氰胺季铵盐的tg图；

图5为三聚氰胺、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、三聚氰胺季铵盐的dtg图。

具体实施方式

下面结合一个实施例，对本发明提供的三聚氰胺季铵盐的化学合成工艺进行详细的说明。

实施例

本实施例的三聚氰胺季铵盐的化学合成工艺，包括以下步骤：

(1)实验开始控制反应的温度为90℃，反应时间为12h，按每100ml溶剂0.1g的催化剂加入4-吡咯烷基吡啶。实验中摩尔配比为1：3、1：4、1：5、1：6，并且加入适量的去离子水作为催化剂。实验结束后发现其产率均不超过10％，当反应混合液冷却后发现，1：6时的反应溶液析出的沉淀最少，说明更有利于反应的进行；

(2)按摩尔比1：6称取三聚氰胺和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(其中，三聚氰胺2g)。将三聚氰胺加入500ml三口烧瓶中，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵放入烧杯中，用量筒量取调节好ph的去离子水130ml作溶剂。将部分溶剂溶解2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，另一部分溶剂倒入三口烧瓶中；

(3)按每100ml溶剂0.1g的催化剂，称取4-吡咯烷基吡啶于三口烧瓶中。将三口烧瓶夹在恒温水浴锅中，调节反应温度为90℃，架起搅拌装置及冷凝回流装置。搅拌15min后，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵水溶液反应12h；

(4)反应结束后，将反应混合液冷却、过滤，再进行减压蒸馏去除绝大部分溶剂。将浓缩液再次过滤，之后将过滤的浓缩液放入80℃的烘箱中尽可能的去水得到粘稠液体，加入适量正丁醇搅拌、浸泡1h得到白色膏状物。然后加入适量的乙醇溶解分散膏状物，再加入一半体积的乙酸乙酯，得到白色粉末分散于溶剂中，静置分层去除上清液。再加入1:1体积比的乙醇与乙酸乙酯的混合液洗涤，静置分层，去除上清液。于60℃烘箱中干燥至恒重，得到白色粉末，称量，计算产率。

本实施例中化合物分子结构经核磁共振仪测试结果如下：

¹hnmr(d2o),δ(ppm)3.109(s,9)，3.185-3.461(m,4),3.896-3.958(m,1),4.409-4.418(s,1).

本实施例中化合物分子结构经红外光谱仪测试结果如下：

ir(kbr)，σ(cm^-1):2960,1640,1480,1130,930,3466,3417,1560.

三聚氰胺季铵盐的化学合成工序简单可行，无需繁琐的后处理，而且对环境友好无污染，工艺流程易于实施，实现了产品的工业化生产。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种新型季铵盐类有机阻燃剂的化学合成方法，以三聚氰胺(MA)与2，3‑环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)为原料，4‑吡咯烷基吡啶为催化剂，在水相中反应且以稀硫酸调节去离子水的pH。在反应结束后，经后处理、精制得到三聚氰胺季铵盐(MA/GTA)，pH＝1时达到最高收率为41.5％。通过对2，3‑环氧丙基三甲基氯化铵上环氧基与三聚氰胺上的氨基的反应所制得的三聚氰胺季铵盐，具有较高的分解温度，可以作为一种有机阻燃剂。另外三聚氰胺经化学修饰引入活性功能基团，对开发三聚氰胺应用性能具有重要意义。

技术研发人员：程国君;产爽爽;丁国新;王周锋;陈晨
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2018.07.25
技术公布日：2018.11.20