[发明专利]一种用于工程塑料的固体无卤磷酸酯阻燃剂及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程塑料，具体涉及一种用于工程塑料的固体无卤磷酸酯阻燃剂及其生产方法，属工程塑料阻燃剂及其合成方法技术领域。 

背景技术

当前高分子材料阻燃剂中，金属氧化物和氢氧化物价廉无毒，但与材料的相容性不好，会降低材料的热力学性能。卤系阻燃剂（特别是溴系阻燃剂）虽然有很好的阻燃效果，但燃烧时产生的毒烟和腐浊性气体会污染环境，而磷系阻燃剂，特别是磷系无卤阻燃剂没有以上缺点，且阻燃效果好，备受研究者的青睐。 

无卤芳香族磷酸酯是一种新型、高效、耐高温阻燃剂，属于添加型阻燃剂，它与高聚物基材通过双螺杆挤出共混物可制得阻燃塑料，特别是高档的阻燃工程塑料（PC、PA、PBT、PPO及它们的合金）。此类阻燃剂可广泛用于制造电子电气、精密机械、航空航天等高新技术器件和元件，以保证她们安全使用，减少和消除火灾隐患。 

现有的双酚A四苯基双磷酸酯是粘稠状的无色液体，含有大量双酚A四苯基双磷酸酯的二聚物，单体双酚A四苯基双磷酸酯的含量在90%以下。这些液态的双酚A四苯基双磷酸酯在使用时存在如下的缺点：（1）由于是液态，大规模使用时需要配以保温系统及计量泵装置。（2）挥发性高，不利于环保。（3）具有较大的增塑效果，降低被阻燃基材热变形温度。 

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种用于工程塑料的固体无卤磷酸酯阻燃剂及其生产方法。该生产方法采用一氯磷酸二苯酯和双酚A为原料，以路易斯酸为催化剂，搅拌升温至120℃-160℃，双酚A分批加入到一氯磷酸二苯酯和催化剂的混合物中，此温度范围内的总反应时间为6-10小时，至无氯化氢放出。为提高产品的转化率，最后用慢慢的升高真空，除尽反应物中的氯化氢气体。然后加占反应物质量0.5%的碱性化合物，提高反应的转化率。 

本发明是以如下技术方案实现的：一种用于工程塑料的固体无卤磷酸酯阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂的化学名称为双酚A四苯基双磷酸酯，其化学结 构式如下： 

其中，n为0-2。 

如权利要求1所述的一种用于工程塑料的固体无卤磷酸酯阻燃剂，其特征在于式中0≤n≤2，其中，n=1时的质量含量为97%-99%，n=2时的含量小于2%，n=0时的质量含量小于1%。 

所述阻燃剂的化学名称为双酚A四苯基双磷酸酯，其化学结构式如下： 

其中，n为0-2 

并包括以下工艺步骤： 

采用一氯磷酸二苯酯和双酚A为原料，一氯磷酸二苯酯和双酚A的摩尔比为2-2.05：1，以路易斯酸为催化剂，催化剂用量为双酚A摩尔数的0.1%-4%，搅拌升温至120℃-160℃，双酚A分批加入到一氯磷酸二苯酯和催化剂的混合物中，此温度范围内的总反应时间为3-10小时，至无氯化氢放出。为提高产品的转化率，最后用逐渐提高真空，除尽反应物中的氯化氢气体。然后加占反应物总质量0.5%的碱性化合物，消除体系内部产生的氯化氢，提高反应的转化率。 

上述的化学反应式为： 

其中，n为0-2 

所述一氯磷酸二苯酯与双酚A的摩尔比2-2.05：1，优选为2-2.03:1,更优选为2-2.01：1。 

所述催化剂的用量为双酚A的摩尔数的0.1%-4%，优选为0.3%-2%，更优选为0.4%-1%。 

所述搅拌温度升至120℃-160℃，在此温度范围内的总反应时间为3-15小时，优选4-12小时，更优选6-10小时。 

所述双酚A是分批加入到反应器中，添加时间为3小时。 

加入的碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、或碳酸钾。 

认定反应完成后，在有机溶剂中溶解反应物并使用2%的盐酸洗涤，然后用岢性碱洗涤，其中岢性碱可以是氢氧化钠或氢氧化钾。也需要用去自来水多次洗涤。每次洗涤后，进行相分离。洗涤后，通过减压加热除去有机溶剂。所用的有机溶剂是甲基环己烷、甲苯、二甲苯、环己烷、庚烷及其两种或多种混合物。最优选甲基环己烷和甲苯各占50%的混合物。其用量是反应物质量的1-3倍。 

上述的BDP为熔点在87℃左右白色固体，比现在常用的液体阻燃剂的挥发性和蒸汽压均低，有利护环境和减低对操作人员健康的危害。固体BDP在PC、PA、PBT、PPO及他们的合金类工程塑料的加工温度处于熔态，故易与塑料共混均匀。特别值得提及的是，与采用液态双磷酸酯BDP及RDP相比，基材的热变形温度影响较小。