[发明专利]一种磷杂菲衍生物阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种磷杂菲衍生物阻燃剂及其制备方法，所述磷杂菲衍生物阻燃剂的化学结构式为：本发明的磷杂菲衍生物阻燃剂在DOPO结构中引入硫元素，增进了磷的阻燃效果，提高了其凝聚相阻燃能力，MAH‑DOPS阻燃效果好，且不含卤素，有利于环保。

技术领域

本发明涉及阻燃剂制备领域，具体而言，涉及一种磷杂菲衍生物阻燃剂及其制备方法。

背景技术

磷杂菲类阻燃剂因其环境友好、含碳量高、相容性好、阻燃性持久等优点而被广泛应用于环氧树脂、聚酯、聚碳酸酯等聚合物基材中。9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)作为一种重要的磷杂菲中间体，其分子结构中含有活泼的P-H键，与醌、醛酮、环氧基、碳碳双键、羰基、碳氮双键等不饱和基团发生加成反应，制得了一系列反应型或添加型磷杂菲衍生物阻燃剂。

但是，DOPO只在气相发挥阻燃作用，对聚合物基材的残炭生成促进作用不够显著，对阻燃效果的提升有限。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种磷杂菲衍生物阻燃剂，该阻燃剂制备的阻燃复合材料具有阻燃效率高、炭层致密、燃烧低毒害等优点。

本发明的第二目的在于提供一种所述的磷杂菲衍生物阻燃剂的制备方法，本制备方法操作方便，简单易行，反应条件比较温和，便于实现工业化生产，这种操作路线非常值得后续推广应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种磷杂菲衍生物阻燃剂，所述磷杂菲衍生物阻燃剂的化学结构式为：

上述化学结构式简称为MAH-DOPS，其化学式为C₁₆H₁₁O₄PS。

本发明这种新型阻燃剂弥补了传统阻燃剂阻燃效率低、添加量较大、对聚合物基材的残炭生成促进不够显著等缺点，改善了阻燃剂与基材的相容性问题，生产和使用都很方便，本发明的磷杂菲衍生物阻燃剂不仅阻燃效率高、低烟、低毒，而且具有优异的加工性能，应用也非常广泛，获得了阻燃性能和力学性能较好的阻燃复合材料。

优选的，作为进一步可实施的方案，主要由马来酸酐(MAH)和9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)为原料制得。MAH本身是一种含有不饱和双键的杂环化合物，易与DOPS中的P-H发生加成反应。

具体的反应过程为：

优选的，作为进一步可实施的方案，所述MAH和所述DOPS的摩尔比为(0.9-1.5):1，除此之外摩尔比还可以为1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1以及1.4:1等等。

在本发明的方案中，将DOPO中的P＝O进行硫代，可获得磷硫复合化合物DOPS。首先，硫元素作为一种阻燃元素，将其引入磷杂菲阻燃剂中可以增进磷的阻燃效果，含硫化合物在高温条件下可释放出H₂SO₄等强酸，促进基材脱水成炭，所以在凝聚相能发挥出优异的阻燃性能；其次，硫元素有助于抑制阻燃改性基材的熔滴行为；再次，在DOPO的结构中引入硫元素后的化合物DOPS中的P-H键的反应活性增加，更容易与不饱和基团发生加成反应，生成DOPS衍生物。

优选的，作为进一步可实施的方案，原料还包括反应溶剂，所述反应溶剂包括甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯中的任意一种或几种的混合。反应溶剂起到了一个反应媒介的作用。

优选的，作为进一步可实施的方案，反应催化剂为有机碱，更优选的为三乙胺。

本发明除了提供了磷杂菲衍生物阻燃剂的具体结构，还提供了该磷杂菲衍生物阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：