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新型增塑阻燃剂三异丙苯基磷酸酯的工艺

 新型增塑阻燃剂三异丙苯基磷酸酯的工艺

(泰山医学院化学与化工学院,山东泰安 刘爱军庄伟强271016)

三异丙苯基磷酸酯(Tri-isopropylatedphenylphosphateester简称IPPP)是磷酸三酯类阻燃性增塑剂之一。商品牌号有Reofos50,Reofos65,Reofos95,为无色无臭透明液体,除具有低毒、高效增塑和阻燃等优点,还有耐光性好,防霉菌性好,生物分解性高,气味小等特点,现已部分取代磷酸三甲苯酯。本品与氯乙烯、硝酸纤维素、合成树脂和天然树脂等均有良好的相溶性,正因为以上优点,Reofos系列在工业生产中得到广泛应用:在PVC薄膜上作为阻燃增塑剂,Reofos加入量的增加,氧指数增高,阻燃性加强。在橡胶行业中可作氯丁橡胶和丁腈橡胶等的阻燃性增塑剂;在其他行业中可作为润滑油用的极压添加剂以及消化纤维素漆、丙烯酸树脂、苯酚树脂等用的阻燃剂。因此,研究开发三异丙苯基磷酸酯作为新型增塑阻燃剂,探索其最佳工艺条件,降低生产成本具有重要意义[1]。

目前三异丙苯基磷酸酯的生产方法主要有2种[2~4],即三氯化磷法和三氯氧磷法。其中,三氯氧磷法制取三异丙苯基磷酸酯,采用活性较大的三氯氧磷,反应成本低,副反应少,后处理简单,设备投资少,步骤简单,一步合成,产品产率较高,不会带来环境污染问题。本文以三异丙基苯酚和三氯氧磷为原料,通过正交实验得到了最佳工艺条件,该方法具有良好的经济效益和社会效益。

1 实验部分

1.1 实验仪器及原料

原料:三异丙基苯酚(工业级,98%),三氯氧磷(工业级,97%),氢氧化钠(化学纯,95%)仪器:三口烧瓶(250mL),电动搅拌器,球式冷凝管,温度计(0℃~250℃),恒温电加热器,分液漏斗,气体收集装置。

1.2 合成原理

三异丙基苯酚和三氯氧磷合成三异丙苯基磷酸酯,其反应式为:

1.3 实验方法

按要求把三异丙基苯酚装入带有搅拌器、温度计、回流冷凝管、分液漏斗的250mL的三口烧瓶中,开始升温。温度升至100℃,滴加POCl3,控制滴加温度100℃~110℃。约2h滴加完后,缓慢升温至180±5℃,保温7.5h。保温过后,进行减压蒸馏,收集270℃~280℃之馏分(1.33kPa)。蒸出的馏分用等体积40%NaOH水溶液进行中和,再水洗3次。用N2进行气提脱水,再用活性炭脱色、过滤,制得无色、无臭IPPP成品[4]。

2 结果与讨论

2.1 原料配比的影响

反应温度控制在180℃,反应时间控制在7.5h,采用不同配比进行实验,发现反应中三异丙基苯酚三氯氧磷摩尔比对产品产率和质量都有影响。不同配比影响见表1。

由表1知,三异丙基苯酚三氯氧磷摩尔比低于3.1:1时,产品产率低,酸值偏高,质量不合格。大于3.1:1时,酸值合适,质量合格。三异丙基苯酚三氯氧磷摩尔比在2.9:1~3.3:1之间最适宜。

2.2 反应温度的影响

三异丙基苯酚三氯氧磷摩尔比控制在3.1:1,反应时间控制在7.5h,不同反应温度的影响结果见表2。结果表明,反应温度控制在170℃~190℃时能得到合格产品。

2.3 反应时间的影响

三异丙基苯酚三氯氧磷摩尔比控制在3.1:1,反应温度控制在180℃,不同反应时间的影响见表3。实验中发现如将反应时间控制在5.5h之内,酸值偏高,产品不合格。将反应时间延长至6.5h,可得合格产品。若进一步延长反应时间,则发现产品产率增加不显著,延长至9.5h,产品产率出现下降。结果表明,反应时间控制在6.5~8.5h最好。

2.4 正交实验结果和讨论

依据单因素实验结果,可以确定影响产品质量和产率的主要因素为:三异丙基苯酚三氯氧磷摩尔比A、反应温度B及反应时间C三个因素。采用L9(33)正交表进行正交实验,确定制备三异丙苯基磷酸酯的最佳工艺条件(见表4)。

从正交实验结果和极差分析考察三因素对产品产率和质量的影响,表明B2A2C2为合成三异丙苯基磷酸酯的最佳工艺条件。

通过正交实验结果确定的最佳工艺条件为:三异丙基苯酚三氯氧磷摩尔比为3.1:1、反应温度180℃、反应时间7.5h。在此工艺条件下合成的三异丙苯基磷酸酯产率达到97%以上,且产品质量合格。qArlZgPt

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标签:阻燃剂三异丙苯基磷酸酯
分类:阻燃面料技术| 发布:clsrich| 查看: | 发表时间:2014-07-07
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