[发明专利]含磷阻燃剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种含磷阻燃剂及其制备方法和用途。含磷阻燃剂是由3‑羟基苯基磷酰丙酸和胺反应制得。本发明的阻燃剂具有良好的水溶性和热稳定性，且酸性较弱，可用于提高尼龙的阻燃性能和机械性能。

技术领域

本发明涉及一种含磷阻燃剂及其制备方法和用途。

背景技术

未经改性的尼龙的阻燃性能较差，其垂直燃烧只能达到UL-94V-2级，并且在燃烧过程中易产生滴落，极易引发火灾，严重影响尼龙的应用。

目前，改善尼龙阻燃性能的方法主要包括共混法和共聚法。采用共混法制备阻燃尼龙，虽然操作简单、生产成本低、可选用的阻燃剂范围广，但在尼龙燃烧时存在阻燃剂易析出、阻燃效率低等问题。采用共聚法制备阻燃尼龙，虽然该方法通过阻燃剂键接到尼龙分子链上，解决了阻燃剂易析出的问题，但该方法对阻燃剂的要求很高，即阻燃剂既要满足阻燃要求，又要满足尼龙的聚合要求；此外，复杂的聚合工艺和操作条件，也使得该方法的实际应用存在一定的难度。

3-羟基苯基磷酰丙酸是目前应用较广的一种低毒的尼龙反应型磷系阻燃剂，其可作为共聚法制备阻燃尼龙的阻燃剂。与其他反应型磷系阻燃剂相比，3-羟基苯基磷酰丙酸具有合成工艺线路简单，生产成本低，收率高等优点。但是，在3-羟基苯基磷酰丙酸的实际应用过程中，存在聚合效率低、制备的共聚阻燃尼龙的分子量偏低且分子量分布不均匀的问题，影响共聚尼龙的其他性能(如机械性能)。

因此，亟需开发一种可以同时提高尼龙的阻燃性能和机械性能的阻燃剂。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种含磷阻燃剂，其可以有效提高尼龙的阻燃性能和机械性能。

本发明的另一个目的在于提供一种上述含磷阻燃剂的制备方法，其方法简单，采用该方法制备的含磷阻燃剂的酸性较弱，且具有良好的水溶性和热稳定性。

本发明的再一个目的在于提供一种上述含磷阻燃剂在提高尼龙阻燃性能和机械性能中的用途。

一方面，本发明提供一种含磷阻燃剂，包括具有式(I)所示的结构的化合物：

其中，R为(CH₂)_n，n选自6～18的整数。

根据本发明的含磷阻燃剂，优选地，n选自6～12的整数。当n选自6～12的整数时，既能保证含磷阻燃剂在水中较高的溶解度，又能维持良好的热稳定性。

根据本发明的含磷阻燃剂，优选地，将所述含磷阻燃剂直接溶解于水中形成的水溶液的pH≥6。作为更优选，将所述含磷阻燃剂直接溶解于水中形成的水溶液的pH≥7。根据本发明的某些实施方式，将所述含磷阻燃剂直接溶解于水中形成的水溶液的pH为7.2～7.7。目前，市场上多采用3-羟基苯基磷酰丙酸作为尼龙的阻燃剂，而本发明发现，由于3-羟基苯基磷酰丙酸的酸性较强(其水溶液的pH为2.92)，将其直接加入到尼龙聚合体系中，会使尼龙反应平衡向左移动，不利于高分子量的共聚阻燃尼龙的合成。此外，由于3-羟基苯基磷酰丙酸具有两个可反应的官能团结构(-COOH和-POOH)，将其直接加入到尼龙聚合体系中，可能会破坏反应体系中基团的摩尔比关系，封闭分子链末端，从而产生阻聚效应，导致共聚阻燃尼龙的分子量偏低和分子量分布不均匀。因此，本发明提供一种弱酸性的含磷阻燃剂，其能够有效提高共聚阻燃尼龙的分子量。