[发明专利]用于染色工艺的反应型含磷三嗪类阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，涉及一种棉用阻燃剂，具体涉及一种用于染色工艺的反应型含磷三嗪类阻燃剂及其制备方法和应用。 

背景技术

棉织物以其优异的物理力学性能、较好的吸湿性、穿着舒适、来源广泛等优点，受到了人们的普遍欢迎和广泛接受。但棉的极限氧指数(LOI)仅为18%左右，属于易燃纤维。随着科学技术的发展以及纺织行业的进步，纺织品种类不断增多，应用范围已延伸到生产、生活的各个方面，如穿着、装饰和工业等领域，但其易燃性也为火灾的扩大蔓延提供了条件。早期使用较多的是卤系阻燃剂，具有添加量少、阻燃效果明显、性价比高等特点，但燃烧时会释放出有毒气体和腐蚀性气体，阻燃的同时造成“二次危害”，应用范围受到限制。 

近年来，许多科研人员都在开发高效环保型阻燃剂，膨胀型阻燃剂是目前应用最广泛的阻燃剂品种之一，经其处理后的聚合物在燃烧裂解时表面会生成一层具有阻燃、隔氧、隔热的炭层。膨胀型阻燃体系一般由：酸源(脱水剂)、炭源(成炭剂)和气源(膨胀剂) 三个部分组成。酸源一般是无机酸或加热到一定温度后能形成无机酸的化合物，如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸铵等；炭源也叫成炭剂，它是形成泡沫炭化层的基础，主要是一些含碳量高的多羟基化合物，如季戊四醇、淀粉等；气源也叫发泡源，常用的发泡源有三聚氰胺、双氰胺等。 

环状和笼状磷酸酯及其衍生物的研究近年来受到了广泛关注，这类阻燃剂兼有丰富的炭源和酸源，如1-氧代-4-羟甲基-1-磷杂-2, 6, 7-三氧杂双环[ 2, 2, 2]-辛烷(PEPA)具有新颖的双环笼状磷酸酯结构，可用于聚酯纤维的阻燃，毒性小，耐久性好，分子高度对称，成碳性好，热稳定性优异，兼具酸源和炭源。 

三聚氯氰(CC)是一种重要的精细化工产品，其分子中的1, 3, 5-三嗪环具有较高的稳定性，并且三聚氯氰环上的三个氯原子具有不同的反应活性：第一个氯在0~5℃就可以与含有活泼氢的化合物反应脱去氯化氢；第二个氯需要在25~40℃左右才能反应；第三个氯则需要高于60℃。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于染色工艺的反应型含磷三嗪类阻燃剂及其制备方法和应用。 

用于染色工艺的反应型含磷三嗪类阻燃剂，分子结构为： 

。

本发明的发明思路是在有机溶剂中，以季戊四醇和三氯氧磷为反应物合成1-氧代-4-羟甲基-1-磷杂-2, 6, 7-三氧杂双环[ 2, 2, 2]-辛烷PEPA；PEPA与三聚氯氰CC分阶段反应制备阻燃剂；用所制备的阻燃剂对棉织物进行阻燃处理。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

用于染色工艺的反应型含磷三嗪类阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）PEPA的合成：在惰性气体氮气或氩气保护下，将季戊四醇与二氧六环混合，于80℃在2h内逐滴滴加三氯氧磷，然后加入2~3 滴三乙胺，反应4~10小时，冷却，过滤，用洗涤溶剂洗涤后，真空干燥至恒重，即得白色固体PEPA；

（2）将三聚氯氰与反应溶剂混合均匀，调节温度10~20℃，待三聚氯氰基本溶解后，首次逐渐加入 PEPA，反应30min后，逐滴加入缚酸剂，加毕，继续反应6h，然后升高温度至30~45℃，再次逐滴加入 PEPA和缚酸剂，加毕，保持温度不变，继续反应6h，冷却后加入沉淀剂沉淀，过滤，洗涤，干燥，即得成品。

    进一步地，步骤（1）所述的季戊四醇与三氯氧磷的摩尔比为1:1~1:1.2。 

步骤（1）所述的洗涤溶剂可以是二氧六环、正己烷、无水乙醇、乙醚中的一种或者任意几种。 

步骤（2）所述的反应溶剂可以是丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的一种或者任意几种。 

步骤（2）所述的缚酸剂可以是碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、三乙胺、吡啶、N, N-二异丙基乙胺中的一种或者任意几种； 

步骤（2）所述的沉淀剂可以是丙酮、无水甲醇、二氯甲烷、正己烷、乙醚、石油醚中的一种或者任意几种。

步骤（2）所述的三聚氰胺与两次加入的PEPA、缚酸剂的摩尔比均为1:1:1。 

用上述方法制得的含磷三嗪类阻燃剂应用于对棉织物进行阻燃处理，处理时，将棉织物浸泡于水中10min左右后加入上述阻燃剂，然后在30min内逐渐升温，逐渐加入盐，然后保持温度不变，逐渐加入碱，30min后，降温，洗涤烘干即可。 

本发明的反应原理如下反应式所示： 

第一步：

第二步：

第三步：