本發(fā)明涉及一種阻燃劑及其制備方法，特別是涉及一種硼氮磷阻燃劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

硼系阻燃劑也是早期就開始使用的阻燃劑之一，同時(shí)在無機(jī)阻燃劑方面也有很多品種。硼系阻燃劑可分為有機(jī)硼系和無機(jī)硼系兩種類型，它具有熱穩(wěn)定性好、毒性低和消煙等優(yōu)點(diǎn)，并且與其它阻燃劑復(fù)配效果良好，有著非常好的發(fā)展前景。近年來隨著新的環(huán)保要求和法規(guī)的不斷提出，硼系阻燃劑以其優(yōu)良的特性正越來越多地引起人們的注意，也成為近年來阻燃鄰域最為活躍的研究熱點(diǎn)之一。而且我國(guó)的硼資源豐富，硼系阻燃劑性能良好、毒性低、原料易得，因此應(yīng)該加大硼系阻燃劑的開發(fā)力度，這不僅具有理論意義，更具現(xiàn)實(shí)意義。

有機(jī)硼化合物具有良好的阻燃性能,但其水解不穩(wěn)定,且價(jià)格貴,在一定程度上限制了它的使用。若將有機(jī)硼化合物與磷、氮和鹵素等元素引入同一個(gè)分子結(jié)構(gòu)中,合成含硼阻燃劑,一方面可以提高硼系阻燃劑的耐水解穩(wěn)定性和降低價(jià)格,同時(shí)也可以減少溴系和磷系阻燃劑的毒性。無機(jī)硼類阻燃劑最早是用在紡織品上的一種阻燃整理劑，現(xiàn)在仍有很多人在繼續(xù)這類研究。我國(guó)生產(chǎn)的硼化合物中能夠作為阻燃劑的有硼砂、硼酸、硼酸鋅等，現(xiàn)在最常用的硼酸鹽阻燃劑是硼酸鋅的各種水合物。今年來隨著國(guó)外許多國(guó)家對(duì)于材料的阻燃性制定了一系列的阻燃規(guī)范之后，我國(guó)對(duì)此也原來越重視，但是我國(guó)對(duì)硼酸鹽阻燃劑的合成和應(yīng)用都還處于開發(fā)階段。

近年來，有機(jī)硼作為阻燃劑逐漸引起人們的注意。國(guó)內(nèi)外對(duì)于新型有機(jī)硼阻燃劑的開發(fā)研究一直是個(gè)熱點(diǎn)。如C. Martín等合成了一種新型有機(jī)硼系阻燃劑，阻燃效果好；硼氮磷阻燃劑是屬于有機(jī)硼系阻燃劑的拓展，是為了提高有機(jī)硼類阻燃劑在阻燃性和水洗牢度方面的缺陷。目前混合復(fù)配型硼氮磷阻燃劑已商品化，國(guó)外已有多種產(chǎn)品，主要有MR-80,Exolit系列,MelapurPA-90等。而硼氮磷一體化阻燃劑是集酸源、氣源和碳源為一體的“三位一體”阻燃劑，它屬于一種膨脹覆蓋型阻燃劑，會(huì)在反應(yīng)過程中形成一種致密均勻的炭泡沫阻燃層，這種阻燃層可以起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并且燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒煙霧。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種硼氮磷阻燃劑及其制備方法，提供的添加型阻燃劑含有硼元素，且不含鹵素具有毒性低和抑煙作用等優(yōu)點(diǎn)，有利于環(huán)保。提供的制備方法簡(jiǎn)便易操作，條件溫和，無需添加其它試劑，所得產(chǎn)品純度高，應(yīng)用范圍廣。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種硼氮磷阻燃劑，所述阻燃劑結(jié)構(gòu)式如下：

式中n為1~50的正整數(shù)。

一種硼氮磷阻燃劑的制備方法，該方法的合成步驟如下：

先將硼酸二乙醇胺酯用溶劑完全溶解后放入反應(yīng)器中，在0~20℃下滴加三氯化磷后反應(yīng)1~3h，加熱至溶劑回流溫度，反應(yīng)8~15h，結(jié)束反應(yīng)后冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去溶劑，經(jīng)試劑洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的硼酸二乙醇胺酯和三氯化磷的比例為1：1~1:1.2。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的溶劑為二氯甲烷、乙腈和N，N-二甲基甲酰胺中的任一種或任意比例的混合物。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的滴加溫度為0~20℃，回流溫度為40~160℃。

所述硼氮磷阻燃劑的制備方法，所述的洗滌試劑為N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、二氯甲烷中的任一種或任意比例的混合物。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

1.本發(fā)明提供的新型硼氮磷阻燃劑作為一種新的添加型阻燃劑，改善了有機(jī)硼阻燃劑不耐水洗的缺點(diǎn)，在聚合物中不易遷移，具有優(yōu)良的耐久性。

2.本發(fā)明提供的新型阻燃劑含有硼元素，具有抑煙作用良好和低毒的優(yōu)點(diǎn)，有利于環(huán)保。

3.本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)便易操作，條件溫和，無需添加其它試劑，所得產(chǎn)品純度高。

4.本發(fā)明提供的新型硼氮磷阻燃劑應(yīng)用范圍廣泛，可用于環(huán)氧樹脂和聚烯烴等材料的阻燃。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

在帶有磁力攪拌、溫度計(jì)、油水分離器和回流冷凝管的三口瓶中加入12.366g硼酸和46.26g二乙醇胺以及70ml甲苯，攪拌并加熱回流至分出的水達(dá)到10.6ml結(jié)束反應(yīng)。減壓蒸餾除去甲苯，得淡黃色透明粘稠液體。用四氫呋喃洗滌除去過量的二乙醇胺。80℃下真空干燥，得無色透明粘稠液體，產(chǎn)率為86.8%。用0.1mol/L的鹽酸溶液滴定其純度為98.98%。

在裝有磁力攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入21.8g硼酸二乙醇胺酯、13.75g三氯化磷和100ml 乙腈，先將硼酸二乙醇胺酯用乙腈完全溶解后放入反應(yīng)器中，在10℃下滴加三氯化磷后反應(yīng)1h，加熱至乙腈回流溫度，反應(yīng)8h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去乙腈，經(jīng)二氯甲烷洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實(shí)施例2：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實(shí)例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入43.6g硼酸二乙醇胺酯、28.88g三氯化磷和120ml 乙腈，先將硼酸二乙醇胺酯用乙腈完全溶解后放入反應(yīng)器中，在15℃下滴加三氯化磷后反應(yīng)1h，加熱至乙腈回流溫度，反應(yīng)10h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去乙腈，經(jīng)二氯甲烷洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實(shí)施例3：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實(shí)例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入43.6g硼酸二乙醇胺酯、27.5g三氯化磷和120ml 二氯甲烷，先將硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反應(yīng)器中，在15℃下滴加三氯化磷后反應(yīng)3h，加熱至二氯甲烷回流溫度，反應(yīng)12h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去二氯甲烷，經(jīng)二氯甲烷洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實(shí)施例4：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實(shí)例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入43.6g硼酸二乙醇胺酯、33g三氯化磷和120ml 二氯甲烷，先將硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反應(yīng)器中，在10℃下滴加三氯化磷后反應(yīng)2h，加熱至二氯甲烷回流溫度，反應(yīng)10h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去二氯甲烷，經(jīng)乙腈洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實(shí)施例5：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實(shí)例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入32.7g硼酸二乙醇胺酯、22g三氯化磷和110ml N，N-二甲基甲酰胺，先將硼酸二乙醇胺酯用N，N-二甲基甲酰胺完全溶解后放入反應(yīng)器中，在10℃下滴加三氯化磷后反應(yīng)2h，加熱至N，N-二甲基甲酰胺回流溫度，反應(yīng)10h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去N，N-二甲基甲酰胺，經(jīng)乙腈洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。

實(shí)施例6：

其中中間體硼酸二乙醇胺酯的合成方法同實(shí)例1.

在裝有磁力攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝裝置的250ml三口瓶中，加入32.7g硼酸二乙醇胺酯、22g三氯化磷和100ml 二氯甲烷，先將硼酸二乙醇胺酯用二氯甲烷完全溶解后放入反應(yīng)器中，在15℃下滴加三氯化磷后反應(yīng)1h，加熱至二氯甲烷回流溫度，反應(yīng)9h，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫，常壓蒸發(fā)除去二氯甲烷，經(jīng)N，N-二甲基甲酰胺洗滌后得到白色粉末狀固體，即為阻燃劑。