專(zhuān)利名稱(chēng)：環(huán)保型阻燃劑mp的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精細(xì)化學(xué)品的制備方法，具體地說(shuō)是一種環(huán)保型阻燃劑MP的合成方法。
鹵系(主要是溴系)阻燃劑是目前世界上消耗量最大的有機(jī)阻燃劑，在七十～八十年代是其迅猛發(fā)展的黃金時(shí)期。然而近年來(lái)鹵系阻燃劑卻出現(xiàn)了引起阻燃界普遍關(guān)注的問(wèn)題，一是多溴二苯醚及其阻燃的高聚物燃燒和裂解產(chǎn)物(多溴二苯并二噁烷和多溴二苯并呋喃，其代號(hào)分別為PBDD和PBDF)的毒性問(wèn)題(即dioxin問(wèn)題)，二是氧化銻的替代品問(wèn)題，由于鹵系阻燃劑配方中都以氧化銻或銻酸鈉作為協(xié)效劑，因銻資源有限，且市場(chǎng)需求刺激銻產(chǎn)品價(jià)格不斷上揚(yáng)，迫切需要尋找新的協(xié)效劑。
盡管鹵系阻燃劑存在著如發(fā)煙量大等缺點(diǎn)，而且近年來(lái)又面臨Dioxin問(wèn)題的困擾，但由于其阻燃效率高，目前仍是有機(jī)阻燃劑中的當(dāng)家品種。業(yè)內(nèi)人士一方面致力于尋找新型鹵系阻燃劑，另一方面又把目光轉(zhuǎn)向無(wú)鹵阻燃劑的研制和開(kāi)發(fā)。無(wú)鹵阻燃劑首推磷系和氮系阻燃劑，前者大多為低分子磷酸酯，通常為液體，揮發(fā)性大，耐熱性差，目前正在向大分子方向發(fā)展，而氮系阻燃劑單獨(dú)使用時(shí)阻燃效果差，但人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)與磷系復(fù)配(混合型)時(shí)或者合成含磷一氮(P-N)鍵化合物(單體型)時(shí)，則顯示出良好的阻燃效果，其發(fā)煙量小、能自熄、不產(chǎn)生有毒氣體，完全符合阻燃劑高效、低煙、低毒的發(fā)展方向，被業(yè)內(nèi)人士公認(rèn)為是未來(lái)阻燃劑開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)之一。
P-N系阻燃劑亦稱(chēng)膨脹型阻燃劑，是早期用于涂料等阻燃的膨脹阻燃體系于八十年代初被引入用于高分子材料的阻燃，意大利學(xué)者G.Camino教授進(jìn)行了一系列開(kāi)創(chuàng)性工作，并建立和完善了以磷、氮為主體的膨脹型阻燃體系和阻燃機(jī)理學(xué)說(shuō)。自八十年代以來(lái)螺環(huán)狀和籠狀磷酸酯及其衍生物的研究引起了廣泛的關(guān)注，國(guó)外還開(kāi)發(fā)了幾種有代表性的阻燃劑品種并推向了市場(chǎng)。同期，我國(guó)學(xué)者如北京理工大學(xué)歐育湘教授等亦合成了一系列螺環(huán)狀和籠狀磷酸酯阻燃劑。
以上參閱《現(xiàn)代化工》1997、No.4 p.9～11《有機(jī)阻燃劑最新進(jìn)展》、1998、No.10 p.20～22《一種籠狀磷酸酯三聚氰胺鹽的合成新工藝》；《化工進(jìn)展》1998、No.5 p.24-27《無(wú)鹵阻燃劑的研究進(jìn)展》；《精細(xì)石油化工》1994、No.4.p71～74《N-P系阻燃劑》；《塑料科技》1995、No.5 p.20～25?！端芰嫌门蛎浶妥枞紕?；《江蘇化工》1998、No.3 p.6～11?！缎滦土滓坏蹬蛎浶妥枞紕┑男阅?、合成與應(yīng)用》；《消防技術(shù)與產(chǎn)品信息》1998、No.4 p.11～12《新型膨脹磷系阻燃劑研究及應(yīng)用》；《阻燃材料與技術(shù)》1993、No.6 p.4～7、《新型膨脹型阻燃劑的合成及應(yīng)用》、1996、No.3 p.13～15《膨脹型阻燃劑的合成及應(yīng)用的研究》。
三聚氰胺磷酸鹽(Melamin phosphate，簡(jiǎn)稱(chēng)MP)屬單體型P-N系阻燃劑，國(guó)外對(duì)其阻燃性能、機(jī)理和應(yīng)用做了大量的工作，并有商品問(wèn)世，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)自主研制、開(kāi)發(fā)的報(bào)導(dǎo)。
MP通常是由三聚氰胺和磷酸在水中反應(yīng)制備的，國(guó)外公開(kāi)的多為預(yù)反應(yīng)法，即三聚氰胺先同鹽酸反應(yīng)生成可溶性鹽，再同磷酸鈉反應(yīng)得到MP(JP09124670、Z.Anorg.Allg.Chem.1991、vol 600，p169～175)，或者使用碳酸三聚氰胺與磷酸銨在加熱條件下反應(yīng)制得(EP725065、DE19506330)。以上參閱《消防技術(shù)與產(chǎn)品信息》1999、No.12 p.17～19《三聚氰胺磷酸類(lèi)鹽在膨脹型阻燃體系中的應(yīng)用》；《阻燃材料與技術(shù)》1995、No.1 p.7～8、《三聚氰胺磷酸酯阻燃劑的開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用》、1998、No.6 p.6～8、《三聚氰胺磷酸鹽阻燃劑在防火涂料中的應(yīng)用》。
特開(kāi)平9-124670公開(kāi)的磷酸三聚氰胺的制備方法是等摩爾或不等摩爾的原料在17倍的水中(以反應(yīng)物總量計(jì))于90℃條件下反應(yīng)一小時(shí)，然后冷卻、過(guò)濾、洗滌、最后于180℃條件下干燥2小時(shí)得到產(chǎn)品，收率78～79％。水用量大不利于節(jié)約能源、提高效率。
三聚氰胺在水中的溶解度很小，預(yù)反應(yīng)法可以提高其在水中的分散性，有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證明，僅加大溶劑水的用量其效果并不明顯，而減少溶劑水的用量，提高反應(yīng)溫度，同樣可以使反應(yīng)順利進(jìn)行，即保證產(chǎn)品質(zhì)量，又提高反應(yīng)得率，既節(jié)約能源，又提高生產(chǎn)效率。
MP對(duì)各種合成樹(shù)脂，如乙烯系列、丙烯系列、苯乙烯系列、環(huán)氧系列、酚醛系列、氨基系列、酰胺系列等的飽和或不飽和樹(shù)脂以及聚醚類(lèi)、聚砜類(lèi)、聚酯類(lèi)等樹(shù)脂都有良好的阻燃效果，燃燒時(shí)煙量低，不產(chǎn)生有毒氣體，對(duì)環(huán)境友好，屬環(huán)保型產(chǎn)品。此外，MP不僅同上述各種樹(shù)脂相容性好，而且同其他塑料添加劑如增塑劑、偶聯(lián)劑、著色劑、光穩(wěn)定劑以及抗氧化、抗靜電、抗沖擊、抗紫外線(xiàn)等助劑亦有良好的相容性。
具體實(shí)施例方式
1、將755g水投入1升帶有回流冷凝器的三口燒瓶中，攪拌下加98.5g三聚氰胺，升溫至92℃時(shí)緩緩加入90g 85％的磷酸反應(yīng)0.5～1.5小時(shí)，然后冷卻至室溫，過(guò)濾得到白色濕的結(jié)晶，濕結(jié)晶于110℃～120℃條件下干燥1～2小時(shí)，得到149.5g白色結(jié)晶，含磷量13.5％、含氮量38.10％，反應(yīng)得率85％。
2、取950g水，98.5g三聚氰胺和90g 85％的磷酸，96℃條件下反應(yīng)0.5～1.5小時(shí)，操作同實(shí)施例1。最后得到150g產(chǎn)品，含磷量13.6％、含氮量38.45％。
3、取1130g水，98.5g三聚氰胺和90g 85％的磷酸，100℃條件下反應(yīng)0.5～1.5小時(shí)，操作同實(shí)施例1。最后得到150g產(chǎn)品，含磷量13.6％，含氮量38.5％。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型阻燃劑MP的合成方法，包括等摩爾的三聚氰胺和磷酸在水中的反應(yīng)以及冷卻、過(guò)濾和干燥各單元過(guò)程，其特征在于反應(yīng)物在4～6倍的水中于92～100℃條件下反應(yīng)0.5～1.5小時(shí)。
全文摘要
一種環(huán)保型阻燃劑MP的合成方法,取等摩爾的三聚氰胺和磷酸在過(guò)量的水中于92～100℃溫度條件下反應(yīng)0.5～1.5小時(shí),然后冷卻、過(guò)濾、干燥得到產(chǎn)品。本方法效率高、產(chǎn)品純、得率85%以上。MP對(duì)各種樹(shù)脂都有良好的阻燃效果,燃燒時(shí)煙量低、不產(chǎn)生有毒氣體,對(duì)環(huán)境友好,屬環(huán)保型產(chǎn)品。MP對(duì)各種樹(shù)脂及塑料添加劑均有良好的相容性。
文檔編號(hào)C09K21/10GK1385493SQ0211297
公開(kāi)日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者陳進(jìn), 陳明, 楊夢(mèng)青 申請(qǐng)人:合肥精匯化工研究所