[发明专利]以氨气为缚酸剂一锅法合成阻燃剂二硫代焦磷酸酯的工艺

说明书

本发明公开了一种以氨气为缚酸剂一锅法合成阻燃剂二硫代焦磷酸酯的工艺，使用氨气和碳酸钠作为缚酸剂，第一步使用氨气作为缚酸剂既避免了大量使用有机碱造成的产品纯度不高、回收利用时的环境问题、成本较高等问题，又避免了使用固体无机碱缚酸剂产率偏低等问题，并且第二步使用碳酸钠作为缚酸剂即可。该路线采取一锅法无机碱缚酸的绿色合成工艺，整条路线绿色、高效、经济，具有很好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于阻燃技术领域，具体涉及以氨气为缚酸剂，一锅法绿色合成阻燃剂DDPS的方法。

背景技术

现在的工农业和人民生活中广泛使用高分子材料如纤维、塑料、橡胶等，绝大多数在空气中都是易燃的，它们的极限氧指数多低于21％。近年来各国所发生的火灾，相当大一部分是由于高分子材料引燃导致的。因此高分子材料在应用时需要添加阻燃剂以提高材料的阻燃性能。阻燃剂按阻燃元素种类，阻燃剂主要分为卤系、有机磷系、膨胀型、无机阻燃剂。其中有机磷系阻燃剂是各类阻燃剂中最复杂且研究最充分的一类。有机磷系阻燃剂大都具有低毒、低烟、无卤等优点，符合阻燃剂的发展方向，具有良好的发展前景。

二硫代焦磷酸酯属于有机磷系无卤环保型阻燃剂，是一种经典的应用于纺织纤维的阻燃剂。具有耐水解、对酸碱稳定、阻燃性能好等优点。传统工艺合成二硫代焦磷酸酯会使用3.0-6.0当量的缚酸剂如三乙胺或吡啶，大量缚酸剂的加入会产生大量的三乙胺盐酸盐或吡啶盐酸盐包裹在产品二硫代焦磷酸酯中，影响产品的纯度。并且三乙胺和吡啶都属于气味很大的物质，尤其是吡啶还具有较大的毒性，在使用和回收时对车间空气环境和人员造成较大影响。因此探寻一种更加绿色且高效的合成二硫代焦磷酸酯的工艺方法是很有必要的。

以氨气为第一步酰氯化反应的缚酸剂，目前尚未有文献报道。本实验在第一步采用通入氨气的方式进行缚酸，相较于使用有机碱的传统工艺不需要进行缚酸剂的回收且副产物氯化铵更好分离，该方法更加绿色高效。该方法相较于加入固体无机碱缚酸的方法，反应更充分产率更高。第二步使用碳酸钠溶液作为缚酸剂替代三乙胺或吡啶，仍可以高效得到产品DDPS，并且成本更低、更加绿色环保。大连理工大学王洋在《有机磷系阻燃剂的合成与应用研究》提出了以三乙胺为缚酸剂一锅法合成DDPS的方法。受其工作的启发，本实验采用一锅法合成工艺，第一步酰氯化反应结束后不经任何后处理直接投入第二步反应，即可获得高产率。本发明报道的工艺方法具有成本低廉、绿色环保、产率高等优点，具有很好的工业化应用前景。

发明内容

本发明的主要目的在于探究和提供一种绿色高效的合成二硫代焦磷酸酯的工艺方法，避免使用大量的三乙胺、吡啶等有机碱，成本更低、产品质量更高且更加绿色环保。

本发明的技术方案如下：

一种有机磷系阻燃剂二硫代焦磷酸酯，所述化合物化学结构式为：

一种以氨气和碳酸钠为缚酸剂的一锅法绿色合成工艺，所述方法包括以下步骤：

在反应瓶中加入新戊二醇，随后加入甲苯溶剂加热搅拌，待溶清后缓慢多次加入三氯硫磷，将连接氨气钢瓶的导管伸入液面以下，缓慢打开氨气减压阀，使用氨气微量流量计设定氨气流速，持续通入氨气并搅拌反应一段时间，得到中间体硫代磷酰氯。第一步反应结束后，将反应温度设置到第二步反应温度，缓慢加入一定浓度的碳酸钠溶液，保温反应一段时间，反应过程中有大量的白色固体析出。抽滤得到DDPS粗品，对DDPS粗品先水洗，然后再用乙醇洗涤，过滤并烘干得到DDPS产品。反应式如下：

所述步骤中新戊二醇与三氯硫磷的投料摩尔比为1：0.8-1.2，优选为1：1。

所述步骤中氨气的流速为5-50mL/min。

所述步骤中有机溶剂为甲苯、苯、正庚烷、正己烷中的任意一种。

所述步骤中第一步反应温度为25℃-40℃，反应时间为0.5h-4h。