一种DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法

摘要

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种DOPO衍生物阻燃剂，其结构式如下：一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将氨基二甲基五氟苯基硅烷和8‑三氟甲基喹啉‑2‑甲醛在溶剂中加热，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；(2)将DOPO加入到步骤(1)得到的含有中间产物I的反应体系中加热，反应结束后，洗涤、干燥，得DOPO衍生物阻燃剂。一种DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法，随着固化物中磷含量的增加，固化物的阻燃性增大；当阻燃剂含量达到5‑10％时，固化物可以达到UL‑94，V‑0级。

权利要求

1.一种DOPO衍生物阻燃剂，其特征在于，其结构式如下：。

2.如权利要求1所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将氨基二甲基五氟苯基硅烷和8-三氟甲基喹啉-2-甲醛在溶剂中加热，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；

（2）将DOPO加入到步骤（1）得到的含有中间产物I的反应体系中加热，反应结束后，洗涤、干燥，得DOPO衍生物阻燃剂。

3.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中氨基二甲基五氟苯基硅烷和8-三氟甲基喹啉-2-甲醛的摩尔比为1:1。

4.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中反应时间为4-6 h。

5.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加热温度为80℃。

6.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中溶剂为乙醇、DMF或DMSO。

7.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中溶剂的加入量为氨基二甲基五氟苯基硅烷和8-三氟甲基喹啉-2-甲醛质量和的6-12倍。

8.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的DOPO和步骤（1）中的8-三氟甲基喹啉-2-甲醛的摩尔比为1:1。

9.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的反应温度为80℃。

10.如权利要求2所述的一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的反应时间为4-6 h。

说明书

一种DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 卤系阻燃剂是含有卤素元素并以卤素元素起阻燃作用的一类阻燃剂。卤系的四种卤系元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)都具有阻燃性，阻燃效果按F、Cl、Br、I的顺序依次增强。以碘系阻燃剂最强。生产上，只有氯类和溴类阻燃剂被大量使用.而氟类和碘类阻燃剂少有应用，这是因为含氟阻燃剂中C-F键太强而不能有效捕捉自由基.而含I阻燃剂的C-I键太弱易被破坏.影响了聚合物性能(如光稳定性)，使阻燃性能在降解温度以下就已经丧失。

[0003] 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，简称DOPO，其结构中含有P-H键，对烯烃、环氧化合物和羰基化合物极具活性，可反应生成许多衍生物。DOPO及其衍生物由于分子结构中含有联苯环、菲环、O＝P－O键，所以比普通的有机磷酸酯具有更强的阻燃性能。由Saito于1972年首次报道其合成路线。DOPO及其衍生物可作为反应型和添加型阻燃剂，其合成的阻燃剂无卤、无烟、无毒，不迁移，阻燃性能持久。在提高材料的阻燃性能的同时，不影响材料的力学强度等机械性能。其可用于聚酰胺、线性聚酯、聚氨酯、环氧树脂等多种材料阻燃处理，国外已广泛用于电子设备用塑料、铜衬里压层、电路板等材料的阻燃。虽然具有良好的阻燃性能，但是随着加入量的增加，会对材料本身的性能带来一些不利的影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种DOPO衍生物阻燃剂及其制备方法，随着固化物中磷含量的增加，固化物的阻燃性增大；当阻燃剂含量达到5-10％时，固化物可以达到UL94，V-0级。

[0005] 为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种DOPO衍生物阻燃剂，其结构式如下：

[0007]

[0008] 一种DOPO衍生物阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

[0009] (1)将氨基二甲基五氟苯基硅烷和8-三氟甲基喹啉-2-甲醛在溶剂中加热，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；

[0010] (2)将DOPO加入到步骤(1)得到的含有中间产物I的反应体系中加热，反应结束后，洗涤、干燥，得DOPO衍生物阻燃剂。

[0011] 其反应过程为：

[0012]

[0013] 具体地，上述步骤(1)中氨基二甲基五氟苯基硅烷和8-三氟甲基喹啉-2-甲醛的摩尔比为1:1。

[0014] 具体地，上述步骤(1)中反应时间为4-6h。

[0015] 具体地，上述步骤(1)中加热温度为80℃。

[0016] 具体地，上述步骤(1)中溶剂为乙醇、DMF或DMSO。

[0017] 具体地，上述步骤(1)中溶剂的加入量为氨基二甲基五氟苯基硅烷和8-三氟甲基喹啉-2-甲醛质量和的6-12倍。

[0018] 具体地，上述步骤(2)中的DOPO和步骤(1)中的8-三氟甲基喹啉-2-甲醛的摩尔比为1:1。

[0019] 具体地，上述步骤(2)中的反应温度为80℃。

[0020] 具体地，上述步骤(2)中的反应时间为4-6h。

[0021] 本发明具有的有益效果：

[0022] (1)本发明的一种DOPO衍生物阻燃剂，随着固化物中磷含量的增加，固化物的阻燃性增大；当阻燃剂含量达到5-10％(含磷量为0.23wt％-0.47wt％)时，固化物可以达到UL-94，V-0级。

[0023] (2)本发明的一种DOPO衍生物阻燃剂，引入了大量的氟元素，可以使阻燃剂在固化物中具有一定的表面迁移性，使固化物中阻燃剂的含量由内到外逐渐增加，使固化物表面含阻燃剂量最高，使其添加量低，阻燃效果优异。

[0024] (3)本发明的一种DOPO衍生物阻燃剂，结构上含有氟原子，由于C-F键太强而不能有效捕捉自由基，使阻燃剂具有较好的热稳定性，抗紫外线照射，对光稳定剂作用影响小。

[0025] (4)本发明所使用的原料易得、工艺简单、成本低、易于工业化生产。

附图说明

[0026] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0027] 图1是本发明具体实施例1的DOPO衍生物阻燃剂核磁谱图。

具体实施方式

[0028] 现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0029] 实施例1

[0030] 一种DOPO衍生物阻燃剂的合成步骤为：

[0031] (1)将12.1g的氨基二甲基五氟苯基硅烷和11.3g的8-三氟甲基喹啉-2-甲醛在80℃的140.4g乙醇中加热4h，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；

[0032] (2)将10.8g的DOPO加入到步骤(1)得到的含有中间产物I的反应体系中在80℃条件下4h加热，反应结束后，洗涤、干燥，得DOPO衍生物阻燃剂，产率85.1％。

[0033] 其红外测试结果如下：

[0034] FTIR(KBr)：N-H伸缩振动峰3410cm-1，C-H伸缩振动峰3070cm-1，C-N特征峰1288cm-1，C-F特征峰1100cm-1，C-Si特征峰1255cm-1,P-O-C特征峰1032cm-1,P-O-Ph特征峰1231cm-1，P-Ph特征峰1595cm-1，P＝O特征峰1212cm-1，芳氢的面外弯曲振动峰900cm-1。

[0035] 核磁谱图如图1所示，核磁测试结果如下：

[0036] 1H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.27(l，1H)，8.17(k，1H)，7.87(j，1H)，7.54(i，2H)，7.2-7.35(g，5H),7.05(f，1H)，6.88(e，`H)，6.79(d，`H)，3.90(c，1H)，2.00(b，1H),0.66(a，
6H)。

[0037] 实施例2

[0038] 一种DOPO衍生物阻燃剂的合成步骤为：

[0039] (1)将7.24g的氨基二甲基五氟苯基硅烷和6.76g的8-三氟甲基喹啉-2-甲醛在80℃的126g DMF中加热5h，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；

[0040] (2)将6.5g的DOPO加入到步骤(1)得到的含有中间产物I的反应体系中在80℃条件下5h加热，反应结束后，洗涤、干燥，得DOPO衍生物阻燃剂，产率86.5％。

[0041] FTIR(KBr)：N-H伸缩振动峰3390cm-1，C-H伸缩振动峰3040cm-1，C-N特征峰1288cm-1，C-F特征峰1100cm-1，C-Si特征峰1260cm-1,P-O-C特征峰1032cm-1,P-O-Ph特征峰1231cm-1，P-Ph特征峰1595cm-1，P＝O特征峰1210cm-1，芳氢的面外弯曲振动峰900cm-1。

[0042] 实施例3

[0043] 一种DOPO衍生物阻燃剂的合成步骤为：

[0044] (1)将24.1g的氨基二甲基五氟苯基硅烷和22.5g的8-三氟甲基喹啉-2-甲醛在80℃的560g DMSO中加热6h，反应结束后，得含有中间产物I的反应体系；

[0045] (2)将21.6g的DOPO加入到步骤(1)得到的含有中间产物I的反应体系中在80℃条件下6h加热，反应结束后，洗涤、干燥，得DOPO衍生物阻燃剂，产率86.6％。

[0046] FTIR(KBr)：N-H伸缩振动峰3370cm-1，C-H伸缩振动峰3045cm-1，C-N特征峰1288cm-1，C-F特征峰1100cm-1，C-Si特征峰1260cm-1,P-O-C特征峰1032cm-1,P-O-Ph特征峰1231cm-1，P-Ph特征峰1595cm-1，P＝O特征峰1215cm-1，芳氢的面外弯曲振动峰850cm-1。

[0047] 应用实施例：

[0048] 按照表1称取物料：

[0049] 表1：

[0050]应用实施例 DOPO衍生物阻燃剂(g) 聚苯乙烯(g) P含量
应用实施例1 30 970 0.13wt％
应用实施例2 40 960 0.19wt％
应用实施例3 50 950 0.23wt％
应用实施例4 80 920 0.37wt％
应用实施例5 100 900 0.47wt％

[0051] 将DOPO衍生物阻燃剂和聚苯乙烯混合均匀；加入双螺杆挤出机中，在机组温度200-220℃、模头温度210℃、螺杆转速200rpm的条件下，挤出造粒，再经干燥，冷却，得到阻燃聚苯乙烯样品。对该样品进行UL94垂直燃烧试验，结果表2所示：

[0052]

[0053] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。