[发明专利]一类糖类生物基环状磷酸酯阻燃剂的结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一类新型糖类生物基环状磷酸酯阻燃剂的结构及其制备方法，本发明以天然产物D‑木糖为原料，开发一种适合产业化的合成路线，获得一系列结构全新的具有高性能阻燃活性的单糖类生物基环状磷酸酯化合物，该路线合成步骤较短，产率高，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一类新型糖类生物基环状磷酸酯阻燃剂的结构及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们对环保问题的重视以及有关环保法律法规的不断完善，卤系阻燃剂逐渐被禁用，开发无卤、低毒、高效的有机磷阻燃剂成为研究的热点[Zhang M,BuekensA,Li X.Journal of hazardous materials,2016,304:26-39.]。含磷阻燃剂可分为添加型和反应型两大类，添加型含磷阻燃剂有较好的阻燃性能且使用方便、种类很多，例如DMMP(甲基膦酸二甲酯)[Li W,Jiang Y,Jin Y,Zhu X L.Fuel,2019,235:1294-1300.]、TCEP(含氯有机磷酸酯三(2-氯乙基)磷酸酯)[Zhang A Z,Zhang Y H.Advanced MaterialsResearch,2012,374-377:1563-1566.]及TCPP(磷酸三(1-氯-2-丙基)酯)[Liu W,Zhang ZJ,Ge X G.International Journal of Polymer Analysis and Characterization,2018,23: 38-44.]。

但添加型含磷阻燃剂在保存和使用过程中往往存在阻燃剂迁移、水解等弊端，且其往往和高分子材料混合而成，因此影响材料的机械性能[Henri Vahabi,RodolpheSonnier, Laurent Ferry.Polymer International,2015,64:313-328.]。而反应型阻燃剂通过与高分子基体材料发生化学反应，既可以赋予材料良好的阻燃性能，又对材料本身的机械性能影响较小，克服了添加型阻燃剂不稳定的缺点[Ménard,Negrell-Guirao,Claire；Ferry, Laurent.European Polymer Journal,2014,57:109-120.]。目前大量的对反应型含磷阻燃剂的研究表明，环状的磷酸酯阻燃剂以及含苯环的磷酸酯阻燃剂具有更优越的成炭性和热稳定性，因而阻燃性能更好[Guo,Q Q,Cao J,Han Y Y.Green Chemistry,2017,19(14): 3418-3427.]。

当前，全球阻燃剂的总用量在各类塑料助剂中仅次于增塑剂而居第二位，随着国家对阻燃技术要求强度的加强，我国阻燃剂的开发和发展将出现更好的广阔前景。目前，对阻燃剂的开发应用主要是基于石油基资源，但是由于其不可降解性，带来了严重的“白色污染”和“全球变暖”问题。随着人们对环境问题认识的不断深入，绿色、可再生的生物基阻燃剂在阻燃体系中的应用受到越来越多的关注，各种生物基化合物，如糖类化合物[C.Réti；M.Casetta；S.Duquesne；S.Bourbigot；R.Delobel.Polymers for Advanced Technologies2008,19(6):628-635.]、天然油脂类化合物[Moreno,M.；Lligadas,G.；Ronda, J.C.；Galià,M.；Cáldiz,V..Journal of Polymer Science,Part A:Polymer Chemistry,2012, 50(15):3206-3213.]，木质素类化合物[Yang H T,Yu B,Xu X D.Green Chemistry,2020, 22(7):2129-2161.]等等，由于其优异的成炭能力，可作为一种天然、高效的碳源应用于膨胀阻燃体系。目前应用于阻燃剂技术的糖类生物基原材料主要有淀粉、壳聚糖、纤维素等多糖，但是由于多糖结构中羟基的氢键缔合作用，导致难以对其阻燃改性。

发明内容

本发明以天然产物D-木糖为原料，开发一种适合产业化的合成路线，获得一系列结构全新的具有高性能阻燃活性的单糖类生物基环状磷酸酯化合物，该路线合成步骤较短，产率高，易于实现工业化。