DOPO基反应型阻燃剂的合成与应用研究进展
2023-09-21张慈海刘松周冬晴陈宇张婷婷钟柳刘治国
张慈海,刘松,周冬晴,陈宇,张婷婷,钟柳*,刘治国**
(西华大学理学院化学系,成都 610039)
0 前言
1972年,Saito T以邻苯基苯酚和三氯化磷为原料,在无水氯化锌或三氯化铝催化下,于210 ℃反应合成了10-氯-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲(DOP-Cl),然后水解获得了一种新型环状化合物DOPO[1],如图1所示。

图1 DOPO的合成路线Fig.1 Synthesis route of DOPO
纯DOPO的熔点为117~119 ℃,工业品熔点116~117 ℃,能溶于甲醇、乙醇、氯仿、DMF等有机溶剂,不溶于水和己烷。DOPO能与水反应生成2'-羟基联苯-2-次膦酸(HPPA),如图2所示。达到平衡时HPPA和DOPO约各占43%和57%,熔点降低到98~102 ℃,比HPPA(103~105 ℃)的熔点还低[2]。

图2 DOPO水解和HPPA脱水的平衡反应Fig.2 Equilibrium reaction of DOPO hydrolysis and HPPA dehydration
含HPPA的DOPO,可置于惰性溶剂甲苯中回流,再缓慢冷却到室温可得到纯DOPO。如果HPPA含量较大,可在甲苯中加热回流,同时进行分水,HPPA可以100%地转化为DOPO。或将含HPPA的DOPO置于真空干燥箱,于105~110 ℃真空干燥至恒重,HPPA也可全部转化为DOPO[2]。
DOPO结构特点存在如图3所示DOPO和TOPOH之间的互变异构。次膦酸酯结构的DOPO稳定性高于次亚膦酸酯结构的TOP-OH,在溶液中DOPO是主要存在形式。改变磷原子上的电子性质,比如酸催化下,可使平衡向右转移[3]。因此,DOPO能与环氧、醛酮、亚氨以及α,β-不饱和等化合物进行亲核反应,合成含DOPO的有机磷系无卤阻燃剂。

图3 DOPO的互变异构Fig.3 Tautomerism of DOPO
由于发现一些卤系阻燃剂具有PBT[persistent、bioaccumulative和toxic(持久性、生物积聚性和毒性)]问题,因此无卤阻燃剂的研究越来越多[4-6]。DOPO衍生物具有气相和冷凝相中阻燃机理,且被认为是卤系阻燃剂的合适替代品[7]之一,因而研究开发DOPO基有机磷系阻燃剂者越来越多。几十年来,基于DOPO合成了各种有机磷系阻燃剂,大多DOPO衍生物主要用作环氧树脂的阻燃处理[8-20]。……
