一种dopo衍生磷氮阻燃剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种DOPO衍生磷氮阻燃剂及其制备方法，其合成步骤如下：在溶剂回流共沸除水条件下，将N-羟甲基丙烯酰胺溶液滴加到80~130℃的DOPO溶液中,回流反应3~6h，即可合成得到目标物DOPO-HAM，该阻燃剂具有热稳定性高、磷氮协同阻燃效果好的优点，其即可用于环氧树脂阻燃处理，也可用于棉织物阻燃整理方面。
【专利说明】—种DOPO衍生磷氮阻燃剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于含磷阻燃性化合物【技术领域】，具体涉及一种含羟甲基的DOPO衍生磷氮阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂具有优良的阻燃性能，可以用于环氧树脂和含棉织物的阻燃处理。
【背景技术】
[0002]有机磷阻燃剂是被公认为可能替代卤系阻燃剂的品种，其中DOPO (9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)及其衍生物就属于这一类新型环保阻燃剂(US3702878，1972 JP 4127590, 1978 JP 11124389, 1999;化工进展，30 (30):573~577，2011 ;精细与专用化学品，15(6): 23~26，2007 ;化工新型材料，39 (8):7~9，2011)，由于分子的特殊结构，使它不仅比一般未成环的有机磷酸酯热稳定性和化学稳定性好，还具有低含磷量、无卤、低烟、无毒、不迁移和阻燃持久等优点，已广泛用于环氧树脂、聚酯、聚氨酯等多种高分子材料阻燃处理。同时，棉用耐久阻燃整理体系中大部分产品如Pyrovatex CP>Proban>THPC及Fyix)l-76等都是含有羟甲基结构片段，其羟甲基结构可与棉纤维表面的多微毛细结构及其葡萄糖环的六位碳原子上的伯羟基反应而交联，使纤维素上连接阻燃片段，故本发明使用结构拼接原理设计并合成了一种含N-羟甲基和DOPO片段的含磷氮阻燃剂，新DOPO衍生阻燃剂具有良好的磷氮协同阻燃效果以及高的热稳定性，可与其它DOPO类阻燃剂一样用于诸如环氧树脂等常规高分子材料的阻燃处理，更重要的是其还可用于棉织物阻燃整理方面，拓展了 DOPO应用领域。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种DOPO衍生的磷氮阻燃剂及其制备方法和应用，该阻燃剂与DOPO相比具有良好的磷氮协同阻燃效果以及更高的热稳定性，它可用于环氧树脂等高分子材料的阻燃，尤其是其用于棉织物阻燃整理也表现出优良的阻燃性能。
[0004]本发明所涉及的DOPO衍生的磷氮阻燃剂结构中含N-羟甲基和DOPO片段，其化学结构式如式I所示:
【权利要求】
1.一种DOPO衍生磷氮阻燃剂，其结构如式I所示:
2.权利要求1所述DOPO衍生磷氮阻燃剂的合成方法，其特征在于:在溶剂回流共沸除水条件下，将^羟甲基丙烯酰胺溶液滴加到80~1301:的9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物溶液中，回流反应3飞h，即得到目标物DOPO衍生磷氮阻燃剂。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于:反应温度为11(T12(TC。
4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于:N-羟甲基丙烯酰胺与9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的用量摩尔比为1:1。
5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于:N-羟甲基丙烯酰胺溶液为30-50%质量百分比浓度的N-羟甲基丙烯酰胺的水溶液或乙醇溶液；9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物溶液的浓度为5~25g/100mL，其中溶剂为极性溶剂或非极性溶剂。
6.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于:所述极性溶剂为二甲基亚砜或N，N二甲基甲酰胺；非极性溶剂为甲苯、氯苯或二甲苯；当所述9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物溶液的溶剂为甲苯、氯苯或二甲苯溶液时，将9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与溶剂甲苯、氯苯或二甲苯混合搅拌加热至110°C ~115°C溶解得到浓度为l(T20g/100mL的所述溶液；当所述9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物溶液的溶剂为二甲基亚砜或N，N 二甲基甲酰胺时，将9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与溶剂二甲基亚砜或N，N 二甲基甲酰胺混合搅拌室温溶解得到浓度为5~25g/100mL的所述溶液。
7.根据权利要求2或3或4或`5所述的合成方法，其特征在于:所述9，10_二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物溶液为9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的甲苯、氯苯或二甲苯溶液，将N-羟甲基丙烯酰胺的水溶液或乙醇溶液滴加到等摩尔比的所述9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物溶液中进行反应,反应温度为IlO0C~115°C，反应完冷却至室温结晶得到目标物DOPO衍生磷氮阻燃剂固体产品。
8.根据权利要求2或3或4或5所述的合成方法，其特征在于:所述9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物溶液为9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的二甲基亚砜或N，N 二甲基甲酰胺溶液极性溶剂；将30-50%的N-羟甲基丙烯酰胺的乙醇溶液滴加到等摩尔比的浓度为5~25g/100mL的所述9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物二甲基亚砜或N，N 二甲基甲酰胺溶液中进行反应，反应温度为120°C，利用乙醇与水共沸性质除去反应体系中的微量水，得到9，10- 二氢-9-氧杂-10-憐杂菲-10-氧化物衍生磷氮阻燃剂的二甲基亚砜或N，N 二甲基甲酰胺溶液。
9.权利要求1所述的DOPO衍生磷氮阻燃剂作为环氧树脂材料阻燃添加剂的应用。
10.权利要求1所述的DOPO衍生磷氮阻燃剂在棉织物阻燃整理中的应用。
【文档编号】C08K5/5313GK103881134SQ201410053560
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】李焰, 刘凡, 荣佳, 王健, 任君, 陈祖兴 申请人:湖北大学