專利名稱：一種磷硼復(fù)合阻燃劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磷硼復(fù)合阻燃劑，屬化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磷系阻燃劑具有阻燃性能優(yōu)良，品種繁多等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)阻燃劑無鹵化的主要途徑，并被廣泛使用，其中磷酸酯類阻燃劑的熱穩(wěn)定性和配伍性優(yōu)良。但磷系系阻燃劑存在發(fā)煙量大、毒性偏大等缺點(diǎn)，因而其應(yīng)用受到了一定的限制。近年來，隨著人們環(huán)境意識的不斷增強(qiáng)和環(huán)保法規(guī)的日趨完善，有機(jī)硼阻燃劑以其無毒、無腐蝕、殺菌和抑煙等特性正越來越多地引起人們的關(guān)注，但其阻燃效果和水解穩(wěn)定性一般較磷系阻燃劑差。因此，開發(fā)適用于紡織領(lǐng)域的磷硼復(fù)合阻燃劑，結(jié)合兩者的優(yōu)勢，消減各自的缺陷，具有較好的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于紡織領(lǐng)域的磷硼復(fù)合阻燃劑的制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的磷硼復(fù)合阻燃劑，由螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁制備而成，其特征在于螺環(huán)磷酸酯二酰氯與硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 02-1:1. 05，無水三氯化鋁用量為O. 2%-0. 5%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。優(yōu)選的，無水三氯化鋁用量為O. 3%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。優(yōu)選的，螺環(huán)磷酸酯二酰氯與硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 04。其中，螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備方法為，將三氯氧磷、季戊四醇溶劑和溶劑無水乙腈混合均勻，其摩爾比為2. 4:1，催化劑無水三氯化鋁用量為1. 2%，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)，無水乙腈用量為12mL/g,反應(yīng)溫度為80°C,反應(yīng)時(shí)間為7h。其中，硼酸雙甘脂的制備方法為，硼酸與甘油的物料摩爾比為2:1，反應(yīng)溫度為130°C，反應(yīng)時(shí)間為3h，催化劑對甲苯磺酸用量為相對于硼酸和甘油總質(zhì)量的O. 5%-1. 2%。優(yōu)選的甲苯磺酸用量為相對于硼酸和甘油總質(zhì)量的1%。其中，磷硼復(fù)合阻燃劑的制備方法為，在反應(yīng)容器中加入螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁，置于恒溫油浴槽中，其中，螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 02-1:1. 05，無水三氯化鋁用量為O. 2%-0. 5%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。反應(yīng)溫度為150-180°C，反應(yīng)時(shí)間為12-14h。優(yōu)選的反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)時(shí)間為12h。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為，針對螺環(huán)磷酸酯二酰氯傳統(tǒng)制備工藝中反應(yīng)物三氯氧磷過量較多，且反應(yīng)溫度高、反應(yīng)時(shí)間長等問題，本發(fā)明對其制備工藝進(jìn)行了改進(jìn)，產(chǎn)率提高到85%,符合節(jié)能、降耗、環(huán)保等要求。同時(shí)，本發(fā)明通過對螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的摩爾比、催化劑用量的調(diào)整，以及對制備工藝的優(yōu)化，進(jìn)一步提高了磷硼復(fù)合阻燃劑的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，提高到82%左右，紅外光譜分析證實(shí)了所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物。本阻燃劑結(jié)合磷系阻燃劑和有機(jī)硼阻燃劑的優(yōu)勢，可以賦予棉織物良好的阻燃性，其耐干洗性能良好，對織物的機(jī)械強(qiáng)力造成的損傷較小，對棉織物色光的影響也較小，對棉織物的其它應(yīng)用性能影響較小，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)施例實(shí)施例1 :
(I)螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備在容器中加入三氯氧磷、季戊四醇和溶劑無水乙腈，其中三氯氧磷與季戊四醇的摩爾比為2. 4:1，無水乙腈用量為12mL/g，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢升溫至80°C，反應(yīng)Ih后加入催化劑無水三氯化鋁，其用量為1. 2%，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)。繼續(xù)保溫回流反應(yīng)7h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻后減壓蒸餾，蒸出溶劑乙腈，得到固體粗產(chǎn)品，分別用無水乙醇和無水乙醚各洗滌兩遍，干燥至恒重，得到白色粉末，即為季戊四醇螺環(huán)磷酸酯二酰氯。和傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明的螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備方法，減少了三氯氧磷的用量，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，螺環(huán)磷酸酯二酰氯的產(chǎn)率提高到85%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。(2)硼酸雙甘脂的制備在容器中加入硼酸、甘油和催化劑對甲苯磺酸，其中硼酸和甘油的摩爾比為2:1，對甲苯磺酸用量為1.0%，相對于硼酸和甘油的總質(zhì)量。通入氮?dú)猓_冷凝水，開攪拌器攪拌，升溫至130°C后保溫3h，減壓抽出殘留水，得到無色透明液態(tài)粘稠物，即為硼酸雙甘脂。(3)磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F的制備容器中加入螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁，其中螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 04，無水三氯化鋁用量為O. 3%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。置于恒溫油浴槽中，反應(yīng)溫度為150°C，攪拌，反應(yīng)時(shí)間12h，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物磷硼復(fù)合阻燃劑倒入容器中，冷卻后常封保存。本專利通過對螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的摩爾比、催化劑用量的調(diào)整，以及對制備工藝的優(yōu)化，進(jìn)一步提高了磷硼復(fù)合阻燃劑的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，測得磷硼復(fù)合阻燃劑的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為82. 1%。實(shí)施例2:
(I)螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備在容器中加入三氯氧磷、季戊四醇和溶劑無水乙腈，其中三氯氧磷與季戊四醇的摩爾比為2. 4:1，無水乙腈用量為12mL/g，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢升溫至80°C，反應(yīng)Ih后加入催化劑無水三氯化鋁，其用量為1. 2%，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)。繼續(xù)保溫回流反應(yīng)7h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻后減壓蒸餾，蒸出溶劑乙腈，得到固體粗產(chǎn)品，分別用無水乙醇和無水乙醚各洗滌兩遍，干燥至恒重，得到白色粉末，即為季戊四醇螺環(huán)磷酸酯二酰氯。和傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明的螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備方法，減少了三氯氧磷的用量，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，螺環(huán)磷酸酯二酰氯的產(chǎn)率提高到85%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。(2)硼酸雙甘脂的制備在容器中加入硼酸、甘油和催化劑對甲苯磺酸，其中硼酸和甘油的摩爾比為2:1，對甲苯磺酸用量為1.0%，相對于硼酸和甘油的總質(zhì)量。通入氮?dú)猓_冷凝水，開攪拌器攪拌，升溫至130°C后保溫3h，減壓抽出殘留水，得到無色透明液態(tài)粘稠物，即為硼酸雙甘脂。(3)磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F的制備容器中加入螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁，其中螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 05，無水三氯化鋁用量為O. 2%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。置于恒溫油浴槽中，反應(yīng)溫度為150°C，攪拌，反應(yīng)時(shí)間14h，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物磷硼復(fù)合阻燃劑倒入容器中，冷卻后常封保存。測得磷硼復(fù)合阻燃劑的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為81. 7%。實(shí)施例3
(I)螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備在容器中加入三氯氧磷、季戊四醇和溶劑無水乙腈，其中三氯氧磷與季戊四醇的摩爾比為2. 4:1，無水乙腈用量為12mL/g，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，緩慢升溫至80°C，反應(yīng)Ih后加入催化劑無水三氯化鋁，其用量為1. 2%，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)。繼續(xù)保溫回流反應(yīng)7h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻后減壓蒸餾，蒸出溶劑乙腈，得到固體粗產(chǎn)品，分別用無水乙醇和無水乙醚各洗滌兩遍，干燥至恒重，得到白色粉末，即為季戊四醇螺環(huán)磷酸酯二酰氯。和傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明的螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備方法，減少了三氯氧磷的用量，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，螺環(huán)磷酸酯二酰氯的產(chǎn)率提高到85%，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。(2)硼酸雙甘脂的制備在容器中加入硼酸、甘油和催化劑對甲苯磺酸，其中硼酸和甘油的摩爾比為2:1，對甲苯磺酸用量為1.0%，相對于硼酸和甘油的總質(zhì)量。通入氮?dú)猓_冷凝水，開攪拌器攪拌，升溫至130°C后保溫3h，減壓抽出殘留水，得到無色透明液態(tài)粘稠物，即為硼酸雙甘脂。(3)磷硼復(fù)合阻燃劑BP-F的制備容器中加入螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁，其中螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 02，無水三氯化鋁用量為O. 5%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。置于恒溫油浴槽中，反應(yīng)溫度為150°C，攪拌，反應(yīng)時(shí)間14h，反應(yīng)結(jié)束后將產(chǎn)物磷硼復(fù)合阻燃劑倒入容器中，冷卻后常封保存。測得磷硼復(fù)合阻燃劑的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為81. 4%。
權(quán)利要求
1.一種磷硼復(fù)合阻燃劑，由螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁制備而成，其特征在于螺環(huán)磷酸酯二酰氯與硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 02-1:1. 05，無水三氯化鋁用量為O. 2%-0. 5%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種磷硼復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的無水三氯化鋁用量為O. 3%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。
3.如權(quán)利要求1所述的一種磷硼復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的螺環(huán)磷酸酯二酰氯與硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1. 04。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種磷硼復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的螺環(huán)磷酸酯二酰氯的制備方法為，將三氯氧磷、季戊四醇溶劑和溶劑無水乙腈混合均勻，其摩爾比為2.4:1，催化劑無水三氯化鋁用量為1.2%，以季戊四醇的質(zhì)量計(jì)，無水乙腈用量為12mL/g，反應(yīng)溫度為80°C，反應(yīng)時(shí)間為7h。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種磷硼復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的硼酸雙甘脂的制備方法為，硼酸與甘油的物料摩爾比為2:1，反應(yīng)溫度為130°C，反應(yīng)時(shí)間為3h，催化劑對甲苯磺酸用量為相對于硼酸和甘油總質(zhì)量的O. 5%-1. 2%。
6.如權(quán)利要求5所述的一種磷硼復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的對甲苯磺酸用量為相對于硼酸和甘油總質(zhì)量的1%。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種磷硼復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的磷硼復(fù)合阻燃劑的制備方法為，在反應(yīng)容器中加入螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁，置于恒溫油浴槽中，反應(yīng)溫度為150-180°C，反應(yīng)時(shí)間為12-14h。
全文摘要
一種磷硼復(fù)合阻燃劑，由螺環(huán)磷酸酯二酰氯、硼酸雙甘酯和催化劑無水三氯化鋁制備而成，其特征在于螺環(huán)磷酸酯二酰氯與硼酸雙甘酯的摩爾比為1:1.02-1:1.05，無水三氯化鋁用量為0.2%-0.5%，相對于螺環(huán)磷酸酯二酰氯和硼酸雙甘酯的總質(zhì)量。本發(fā)明的阻燃劑可以賦予棉織物良好的阻燃性，其耐干洗性能良好，對織物的機(jī)械強(qiáng)力造成的損傷較小，對棉織物色光的影響也較小，對棉織物的其它應(yīng)用性能影響較小，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號C07F9/6574GK103046336SQ201210437529
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者蘇建麗 申請人:青島文創(chuàng)科技有限公司