一种含P-N的膨胀型阻燃剂的合成方法 【技术领域】
本发明涉及一种采用甲醛、三聚氰胺和三氯氧磷为原料合成含P-N的膨胀型阻燃剂的方法。
背景技术
氮磷系阻燃剂是一类正得到高速发展的含磷阻燃剂。可利用N元素的增效和协同效应，氮磷系阻燃剂不含卤素，也不采用氧化锑为协效剂，含有这类阻燃剂的高聚物受热时，表面能够生成一层均匀的碳质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟的作用，并防止产生熔滴现象，故具有良好的阻燃性能，并且产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少。
【发明内容】
本发明的目的是在于提供一种工艺路线新颖的含P-N地膨胀型阻燃剂的合成方法。
本发明的目的是这样实现的：一种含P-N的膨胀型阻燃剂的合成方法，甲醛先与三聚氰胺进行缩和反应生成六羟甲基三聚氰胺，六羟甲基三聚氰胺再与三氯氧磷进行羟基酯化反应，得到的产物先水解再与三聚氰胺反应得到最终的含P-N的膨胀型阻燃剂。
六羟甲基三聚氰胺在与三氯氧磷在50-100℃下反应60-180分钟。
本反过程中POCl3大大过量。
六羟甲基三聚氰胺再与三氯氧磷进行羟基酯化反应，得到的产物先水解再与三聚氰胺在50-100℃水浴下反应60-180分钟，并用氢氧化钠调pH＝6-11。
本发明提供的含P-N的膨胀型阻燃剂的合成方法，合成路线简单，产率高；合成所需原材料价格成本低；合成所需设备简单，容易操作；反应温度较低，能耗小。
将按本发明提供工艺生产出的产品送到北京理工大学阻燃国家重点实验室检测，把氮磷阻燃剂产物与PP、PE、PU(聚氨酯)分别按一定的比例混合(10％、15％、25％)，在极限氧指数仪中进行检测，
得到的结果(LOI)见表1：
氮磷阻燃剂在高聚物中的添加量与氧指数 表1
添加量(％) PE PP PU 10 23.8 22.3 22.5 15 25.5 24.5 23.8 25 28.5 27.5 27
由表1可以看出，无论对PE、PP还是PU，本阻燃剂都具有较好的阻燃性能。膨胀型阻燃剂在高聚物中的添加量一般在20～30％。本路线合成的阻燃剂添加量为15～25％时，LOI达到或超过27的难燃级，阻燃性能良好，达到了商品阻燃剂DOPO的阻燃效果；另外，产品热稳定性好，分解温度＞300℃以上。因此，本发明产品作为阻燃剂，适用范围广泛。
【具体实施方式】
实施例：
第一步是多聚甲醛解聚中和后与三聚氰胺的缩合反应：
这条路线在实验室研究及工业生产上都非常成熟。
第二步是六羟甲基三聚氰胺与三氯氧磷的羟基酯化反应：
这步中，因为POCl3的活性高且实际反应中的POCl3大大过量，过量POCl3与六羟甲基三聚氰胺在50-100℃条件下反应60-180分钟，反应完成再减压蒸馏出过量POCl3因此六羟甲基三聚氰胺的转化是定量的，即完全转化，产物可用来直接进行下一步反应。
第三步是第二步产物先水解成羟基再与三聚氰胺成盐的反应：
此步反应的产物仍旧从水中沉淀得来，因此纯度可以很高。减压蒸馏后的产物与三聚氰胺50-100℃水浴下反应60-180分钟，用氢氧化钠调PH＝6-10，静置过夜再抽滤、干燥，得到含P-N的膨胀型阻燃剂。