CN100427494C - 阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法 - Google Patents

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阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法,步骤如下:苯酚和三氯氧磷在催化剂、加热的条件下反应生成三苯基磷酸酯;三苯基磷酸酯和间苯二酚在催化剂、加热、减压的条件下进行酯交换反应,得到间苯二酚四苯基二磷酸酯,所述的反应温度为80~260℃;所述的催化剂,第一步反应为Lewis酸性催化剂;第二步反应为Lewis酸性催化剂或碱性催化剂,用量为苯酚或间苯二酚重量的0.05%~3%。酸性催化剂选自:MgCl2、ZnCl2、AlCl3、TiCl4;碱性催化剂选自:NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、苯酚钠。本发明反应时间较短、能耗较低;所得产品的总产率大于92%,并能够减轻对环境的污染。

Description

阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃剂的制备方法,具体涉及一种阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法。
背景技术
间苯二酚四苯基二磷酸酯是一种现有的阻燃剂。根据目前所掌握的文献资料,文献中报道的合成方法主要有3种:1.三氯氧磷同间苯二酚反应得到间苯二酚四氯双磷酸酯,再用苯酚进行封端,得到目标产物;2.三氯氧磷同苯酚反应得到二苯基磷酰氯后,再与间苯二酚反应得目标产物;3.以酚钠代替酚为原料,即用苯酚钠对间苯二酚四氯双磷酸酯进行封端反应得产物。
方法一、首先,第一步制备间苯二酚四氯双磷酸酯时很容易生成多聚物,生成的副产物HCl很难除完全,而HCl对第二步反应影响很大;第二步反应的苯酚很容易和未反应的POCl3反应生成三苯基磷酸酯,使得产品的纯度不够,影响了产品的性能。其次,反应时间比较长、能耗高,第一步在6~8h,反应温度40℃~80℃;第二步8~10h,反应温度140℃左右。第三,得到的粗产品颜色较深,黏度较大,需要多次水洗脱色,对环境的污染比较严重。
方法二、二苯基磷酰氯的纯净物很难合成,很容易生成一苯基磷酰氯、二苯基磷酰氯和三苯基磷酯的混合物,如需要二苯基磷酰氯则需要对混合物进行减压蒸馏,得到的产品的产率不高。
方法三、这种方法相对于方法一来说,能耗降低,但是第一步反应同方法一中的第一步,存在同样的问题,并且苯酚钠的制备比较困难,因为苯酚很容易被氧化。
发明内容
为了克服传统合成方法的上述不足,本发明将提供一种新的合成方法,该方法应能够得到纯度较高的成品、反应时间较短、能耗较低;并能够减轻对环境的污染。
完成上述发明任务的方案是,阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法,步骤如下:
苯酚和三氯氧磷(摩尔比为3.00~3.05∶1)反应,生成三苯基磷酸酯(TPP);
TPP和间苯二酚(摩尔比为2.00~2.05∶1)在催化剂、加热、减压的条件下进行酯交换反应,得到间苯二酚四苯基二磷酸酯。
反应式如下:
Figure C20061008522000051
本发明的方法以苯酚和三氯氧磷为原料,在催化剂的作用下维持在一定的温度下反应生成TPP。然后再加入间苯二酚在催化剂的作用下维持在一定的温度和真空条件下进行反应,粗产物经过滤或水洗除去催化剂等杂质,最后脱水得到产品,所得产品的总产率大于92%。
采用本发明方法,两步的反应温度一般在80~260℃范围,而在130~210℃可以获得较好的结果。对于第一步反应催化剂,可以选择Lewis酸性催化剂如MgCl2、ZnCl2、AlCl3、TiCl4等;第二步反应催化剂既可用Lewis酸性催化剂亦可用碱性催化剂如NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、苯酚钠。两步反应的催化剂用量均在0.05%~3%的范围内比较的好,最好是在0.1%~2%之间。上述百分比是按照参加反应的苯酚或间苯二酚的重量来计算的。
对比实验表明:二步反应仅用Lewis酸性催化剂可实现“一锅煮”,使工艺简化,反应的时间缩短,但产品酸值较高,色泽较差。如第一步反应用Lewis酸性催化剂,而第二步反应改用碱性催化剂,产品的色泽较好,酸值低,黏度好,不需要另外的脱色处理。但工艺步骤增加,反应的时间较长。
本发明第二步反应采用的是减压条件,真空度对于反应的质量将有很大的影响。真空度越大越有利于苯酚从产品中被蒸出,产品的纯度就越高。一般要求真空度在10mmHg下。
本发明克服了传统合成方法的不足,反应时间较短、能耗较低;所得产品的总产率大于92%,并能够减轻对环境的污染。
具体实施方式
实施例1.在装有回流冷凝管(上口接尾气吸收装置)、电动搅拌器和温度计的250ml四颈烧瓶中加入苯酚141.2g,催化剂三氯化铝3.0g。开启冷凝水,搅拌,升温至50℃开始滴加POCl376.65g,1~1.5小时滴完,滴加过程中温度逐渐升到80℃。然后温度升到100℃,保温1小时,再升到140℃反应1小时,停止加热。
加入间苯二酚27.5g,加温搅拌,真空度在10mmHg以下,140~160℃反应60min,收集苯酚,再在180~220℃保温约90min,反应结束。停止加热,液温降为120℃时关闭真空泵,趁热抽滤。粗产品为黄色或棕色透明液体,副产物苯酚重复利用。粗产品经过碱洗、水洗和干燥得精产品100.5g,收率70.1%。
实施例2.在装有回流冷凝管(上口接尾气吸收装置)、电动搅拌器和温度计的500ml四颈烧瓶中加入苯酚282.3g,催化剂三氯化铝3.0g。开启冷凝水,搅拌,升温至50℃开始滴加POCl3153.3g,1~1.5小时滴完,滴加过程中温度逐渐升到80℃.然后温度升到100℃,保温1小时,再升到140℃反应1小时,停止加热。减压蒸馏,除去未反应的苯酚,在10mmHg真空度下,收集240~260℃的组分,得293.0g,产率90.0%。
取TPP68.7g(0.21mol)、间苯二酚11.6g(0.105mol),加入到装有磁力搅拌器和温度计的150ml三颈烧瓶中,加温搅拌,加入0.3g K2CO3,在真空度在10mmHg以下,120~130℃反应30min,收集苯酚,再在150~200℃保温约40min,反应结束。停止加热,液温降为120℃时关闭真空泵,趁热抽滤,粗产品为淡黄色透明液体,副产物苯酚重复利用。粗产品经过碱洗、水洗和干燥得精产品53.2g,收率88.0%。
实施例3.在装有回流冷凝管(上口接尾气吸收装置)、电动搅拌器和温度计的500ml四颈烧瓶中加入苯酚282.3g,催化剂三氯化铝3.0g。开启冷凝水,搅拌,升温至50℃开始滴加POCl3153.3g,1~1.5小时滴完,滴加过程中温度逐渐升到80℃.然后温度升到100℃,保温1小时,再升到140℃反应1小时,停止加热。减压蒸馏,除去未反应的苯酚,在10mmHg真空度下,收集240~260℃的组分,得293.0g,产率90.0%。
取TPP68.7g(0.21mol)、间苯二酚11.6g(0.105mol),加入到装有磁力搅拌器和温度计的150ml三颈烧瓶中,加温搅拌,加温搅拌,加入0.2g苯酚钠,在10mmHg 130~140℃反应30min,收集苯酚,再在160~210℃保温约30min,反应结束。停止加热,液温降为120℃时关闭真空泵,趁热抽滤,粗产品为无色或淡黄色透明液体,副产物苯酚重复利用。粗产品经过碱洗、水洗和干燥得精产品54.8g,收率90.6%。
实施例4,与实施例1基本相同,但第一步反应与第二步反应的催化剂均采用Lewis酸性催化剂MgCl2。催化剂的用量为苯酚或间苯二酚重量的0.05%。反应温度控制在80~260℃范围。
实施例5,与实施例1基本相同,但第一步反应与第二步反应的催化剂均采用Lewis酸性催化剂MgCl2。催化剂的用量为苯酚或间苯二酚重量的3%。
实施例6,与实施例1基本相同,但第一步反应与第二步反应的催化剂均采用Lewis酸性催化剂ZnCl2
实施例7,与实施例1基本相同,但第一步反应与第二步反应的催化剂均采用Lewis酸性催化剂TiCl4
实施例8,与实施例1基本相同,但第一步反应的Lewis酸性催化剂采用ZnCl2;第二步反应的催化剂采用碱性催化剂NaOH。
实施例9,与实施例1基本相同,但第二步反应的催化剂采用碱性催化剂KOH。
实施例10,与实施例1基本相同,但第二步反应的催化剂采用碱性催化剂Na2CO3
实施例11,与实施例1基本相同,但第二步反应的催化剂采用碱性催化剂K2CO3
实施例10,与实施例1基本相同,但第二步反应的催化剂采用碱性催化剂苯酚钠。
实施例11、12,与分别实施例1、2基本相同,但反应物与设备均按工业规模同比例扩大。

Claims (5)

1、一种阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法,步骤如下:
苯酚和三氯氧磷在催化剂、加热的条件下反应生成三苯基磷酸酯,苯酚和三氯氧磷的摩尔比为3.00~3.05∶1;
三苯基磷酸酯和间苯二酚在催化剂、加热、减压的条件下进行酯交换反应,得到间苯二酚四苯基二磷酸酯,三苯基磷酸酯和间苯二酚的摩尔比为2.00~2.05∶1;
所述的两步骤的反应温度为80~260℃;
所述的催化剂,第一步反应为Lewis酸性催化剂;第二步反应为Lewis酸性催化剂或碱性催化剂,催化剂的用量为苯酚或间苯二酚重量的0.05%~3%;
所述的Lewis酸性催化剂选自:MgCl2、ZnCl2、AlCl3、TiCl4;所述的碱性催化剂选自:NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、苯酚钠。
2、按照权利要求1所述的阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法,其特征在于,所述的第一步反应用Lewis酸性催化剂,而第二步反应改用碱性催化剂。
3、按照权利要求1或2所述的阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法,其特征在于,所述的两步骤的反应温度为130-210℃,所述的催化剂的用量为苯酚或间苯二酚重量的0.1%-2%之间。
4、按照权利要求3所述的阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法,其特征在于,还设有以下步骤:趁热抽滤,得粗产品,副产物苯酚重复利用;粗产品经过碱洗、水洗和干燥得精产品。
5、按照权利要求4所述的阻燃剂间苯二酚四苯基二磷酸酯的制备方法,其特征在于,反应温度的控制过程是:第一步反应,苯酚141.2g,催化剂三氯化铝3.0g,升温至50℃开始滴加POCl376.65g,1~1.5小时滴完,滴加过程中温度逐渐升到80℃,然后温度升到100℃,保温1小时,再升到140℃反应1小时,停止加热;第二步反应,加入间苯二酚27.5g,加温搅拌,真空度在10mmHg以下,140~160℃反应60min,收集苯酚,再在180~220℃保温约90min,反应结束,停止加热,液温降为120℃时关闭真空泵,趁热抽滤。
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