[发明专利]一种磷硼复合阻燃剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷硼复合阻燃剂，属化工领域。

技术背景        

磷系阻燃剂具有阻燃性能优良，品种繁多等优点，是实现阻燃剂无卤化的主要途径，并被广泛使用，其中磷酸酯类阻燃剂的热稳定性和配伍性优良。但磷系系阻燃剂存在发烟量大、毒性偏大等缺点，因而其应用受到了一定的限制。近年来，随着人们环境意识的不断增强和环保法规的日趋完善，有机硼阻燃剂以其无毒、无腐蚀、杀菌和抑烟等特性正越来越多地引起人们的关注，但其阻燃效果和水解稳定性一般较磷系阻燃剂差。因此，开发适用于纺织领域的磷硼复合阻燃剂，结合两者的优势，消减各自的缺陷，具有较好的研究意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于纺织领域的磷硼复合阻燃剂的制备方法。

为实现以上目的，本发明的磷硼复合阻燃剂，由螺环磷酸酯二酰氯、硼酸双甘酯和催化剂无水三氯化铝制备而成，其特征在于：螺环磷酸酯二酰氯与硼酸双甘酯的摩尔比为1:1.02-1:1.05，无水三氯化铝用量为0.2%-0.5%，相对于螺环磷酸酯二酰氯和硼酸双甘酯的总质量。

优选的，无水三氯化铝用量为0.3%，相对于螺环磷酸酯二酰氯和硼酸双甘酯的总质量。

优选的，螺环磷酸酯二酰氯与硼酸双甘酯的摩尔比为1:1.04。

其中，螺环磷酸酯二酰氯的制备方法为，将三氯氧磷、季戊四醇溶剂和溶剂无水乙腈混合均匀，其摩尔比为2.4:1，催化剂无水三氯化铝用量为1.2%，以季戊四醇的质量计，无水乙腈用量为12mL/g，反应温度为80℃，反应时间为7h。

其中，硼酸双甘脂的制备方法为，硼酸与甘油的物料摩尔比为2:1，反应温度为130℃，反应时间为3h，催化剂对甲苯磺酸用量为相对于硼酸和甘油总质量的0.5%- 1.2%。

优选的甲苯磺酸用量为相对于硼酸和甘油总质量的1%。

其中，磷硼复合阻燃剂的制备方法为，在反应容器中加入螺环磷酸酯二酰氯、硼酸双甘酯和催化剂无水三氯化铝，置于恒温油浴槽中，其中，螺环磷酸酯二酰氯和硼酸双甘酯的摩尔比为1:1.02-1:1.05，无水三氯化铝用量为0.2%-0.5%，相对于螺环磷酸酯二酰氯和硼酸双甘酯的总质量。反应温度为150-180℃，反应时间为12-14h。

优选的反应温度为150℃，反应时间为12h。

本发明产生的有益效果为，针对螺环磷酸酯二酰氯传统制备工艺中反应物三氯氧磷过量较多，且反应温度高、反应时间长等问题，本发明对其制备工艺进行了改进，产率提高到85%，符合节能、降耗、环保等要求。

同时，本发明通过对螺环磷酸酯二酰氯和硼酸双甘酯的摩尔比、催化剂用量的调整，以及对制备工艺的优化，进一步提高了磷硼复合阻燃剂的反应转化率，提高到82%左右，红外光谱分析证实了所得产物为目标产物。本阻燃剂结合磷系阻燃剂和有机硼阻燃剂的优势，可以赋予棉织物良好的阻燃性，其耐干洗性能良好，对织物的机械强力造成的损伤较小，对棉织物色光的影响也较小，对棉织物的其它应用性能影响较小，具有较好的应用价值。

实施例

实施例1：

(1) 螺环磷酸酯二酰氯的制备：在容器中加入三氯氧磷、季戊四醇和溶剂无水乙腈，其中三氯氧磷与季戊四醇的摩尔比为2.4:1，无水乙腈用量为12mL/g，以季戊四醇的质量计。在氮气保护下，缓慢升温至80℃，反应1h后加入催化剂无水三氯化铝，其用量为1.2%，以季戊四醇的质量计。继续保温回流反应7h，反应结束后，将反应体系冷却后减压蒸馏，蒸出溶剂乙腈，得到固体粗产品，分别用无水乙醇和无水乙醚各洗涤两遍，干燥至恒重，得到白色粉末，即为季戊四醇螺环磷酸酯二酰氯。

和传统工艺相比，本发明的螺环磷酸酯二酰氯的制备方法，减少了三氯氧磷的用量，降低了反应温度，缩短了反应时间，螺环磷酸酯二酰氯的产率提高到85%，明显优于传统工艺。

(2) 硼酸双甘脂的制备：在容器中加入硼酸、甘油和催化剂对甲苯磺酸，其中硼酸和甘油的摩尔比为2:1，对甲苯磺酸用量为1.0%，相对于硼酸和甘油的总质量。通入氮气，开冷凝水，开搅拌器搅拌，升温至130℃后保温3h，减压抽出残留水，得到无色透明液态粘稠物，即为硼酸双甘脂。