Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты



Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты
Экологически безопасные антипирены на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты

 


Владельцы патента RU 2598603:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к применимым в качестве антипиренов оксиалкилированным эфирам трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил (I) и пентаэритрит-тетра-метоксиметил (II) фосфоновых кислот формул

Предложены новые экологически безопасные антипирены и эффективный способ их получения. Предложенный способ заключается во взаимодействии ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты с многоатомными спиртами (пентаэритритом или этиленгилколем) с образованием замещенных трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот, которые затем подвергаются процессу оксиалкилирования с использованием окисиэтилена с образованием оксиэтилированных эфиров трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 пр., 2 табл.

 

Изобретение относится к области органической химии, к фосфорорганическим антипиренам и способу их получения, к новым экологически безопасным антипиренам на основе оксиэтилированных полиэфиров метоксиметилфосфоновой кислоты, которые могут быть использованы в качестве эффективных огнезащитных добавок, повышающих огнестойкость полимерных материалов.

Задачей данного изобретения является разработка новых экологически безопасных антипиренов на основе сырья, выпускаемого отечественной промышленностью. Фосфорсодержащие антипирены используются для повышения термо- и огнестойкости различных полимерных материалов как поликонденсационного, так и полимеризационного типов: полиуретанов, поликарбаматов, метилакрилатов, винилхлорида, стирола.

Актуальность данного изобретения обусловлена необходимостью замены существующих сейчас антипиренов типа «Фосдиол», «Фосдиол» и «Фостетрол» (SU 166031), производство которых прекращено в связи с тем, что их основой является хлорангидрид метилфосфоновой кислоты, входящий в список - 2 «Конвенции о запрещении разработки, накопления и применения химического оружия и его уничтожении», производство которого в настоящий момент прекращено. Кроме того, эти антипирены содержали в своем составе до 4% органического хлора.

Между тем мировое сообщество уже осознало тот вред, который наносят человеку и окружающей среде галогенсодержащие материалы. Законодатели и потребители развитых стран мира направляют совместные усилия на развитие рынка продукции, свободной от галогенов. По данным маркетинговых исследований, проведенных консалтинговой компанией, объем мирового рынка антипиренов, не содержащих галогены, увеличился с 1,67 миллиарда долларов в 2005 году до 2,72 миллиарда долларов в 2010 году.

Наиболее близкими по техническому решению являются антипирены на основе смеси оксипропилированных эфиров пентаэритрита и метилфосфоновой кислоты (RU 2344140), использующиеся в качестве добавки к композиционным полимерным материалам для снижения их горючести.

Смесь оксиэфиров пентаэритрита и метилфосфоновой кислоты получают взаимодействием диметилметилфосфоната и дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с пентаэритритом с последующей обработкой полученной смеси оксиэфиров пентаэритрита и метилфосфоновой кислоты окисью пропилена. Проведение процесса возможно в растворителе (хлороформ) или без него.

Сырье для производства антипиренов, получаемых по этому способу, попадает под запрет согласно списку №2, п. 4. «Конвенции о запрещении разработки, накопления и применения химического оружия и его уничтожении» (далее Конвенции), из-за наличия у них связи Р - C1÷C4 алкил и не может использоваться на территории Российской Федерации и территории стран, подписавших Конвенцию. Кроме того, использование хлорангидрида метилфосфоновой кислоты приводит к выделению в процессе синтеза хлористого водорода, который приводит к коррозии применяемого технологического оборудования и, как следствие, к необходимости применять оборудование из дорогих, антикоррозионных материалов. С другой стороны, хлористый водород может оказывать пагубное воздействие на экологию окружающей среды, что в свою очередь приводит к дополнительным материальным затратам на процесс очистки отходов производства.

При создании изобретения ставились следующие задачи:

- расширение спектра добавок к полимерным материалам для снижения их горючести;

- получение антипиренов, выпускаемых на основе сырья, не нарушающего Конвенцию;

- получение экологически безопасных антипиренов, в процессе производства которых не выделяется хлористый водород;

- получение антипиренов, производимых на основе отечественного сырья.

Это достигается тем, что

- в качестве антипиренов предлагаются оксиэтилированные эфиры трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил (I) и пентаэритрит-тетра-метоксиметил (II) фосфоновых кислот формул

- в качестве исходного соединения используется ангидрид метоксиметилфосфоновой кислоты;

- оксиэтилирование проводят при температуре, не превышающей 40°C, и атмосферном давлении;

- в результате химического синтеза получаются трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновые кислоты стехиометрического состава.

В общем случае способ получения оксиэтилированных эфиров трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот заключается в получении ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты взаимодействием треххлористого фосфора и диметоксиметана при использовании в качестве катализатора различных кислот Льюиса, который реагирует с многоатомными спиртами, и получившиеся полупродукты подвергают процессу оксиэтилирования окисью этилена с образованием целевых трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот. В качестве кислот Льюиса используют: треххлористое железо, двухлористый цинк, четыреххлористое олово, эфират треххлористого бора и т.д. В качестве многоатомных спиртов используют этиленгликоль и пентаэритрит.

Пример №1

Получение оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метокси-метилфосфоновой кислоты.

К перемешиваемому ангидриду метоксиметилфосфоновой кислоты (322,92 г) добавляют по каплям 92,38 г сухого этиленгликоля при температуре реакционной массы 40°C. Затем нагревают реакционную массу до температуры 50°C и выдерживают в течение 2 часов. Получают 414, 22 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 414,22 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (131,34 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°C. Полученную реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме для удаления избытка окиси этилена. Получают 545,34 г оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоте (545,34 г) при перемешивании добавляют порциями 322,92 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты, при этом температура реакционной массы не должна превышать 40°C. Затем реакционную массу выдерживают 2 часа при температуре 50°C. Получают 867,18 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 867,18 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (131,34 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°C. После окончания прибавления реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме 5-10 мм рт. ст. для удаления избытка окиси этилена. Получают 1000,00 г оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил-фосфоновой кислоты. ЯМР 31Р δ=+22,1 м.д

Содержание фосфора 17,22%
Содержание кислотных ОН-групп 0,57%
Содержание спиртовых ОН-групп 4,0%

Пример №2

Получение оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метокси-метилфосфоновой кислоты.

К перемешиваемому ангидриду метоксиметилфосфоновой кислоты (248,40 г) добавляют по каплям 71,06 г сухого этиленгликоля при температуре реакционной массы 40°C. Затем нагревают реакционную массу до температуры 50°C и выдерживают в течение 2 часов. Получают 318,63 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 318,63 г этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (101,03 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°C. Полученную реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме для удаления избытка окиси этилена. Получают 419,49 г оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К оксиэтилированной этиленгликоль-бис-метоксиметилфосфоновой кислоте (419,49 г) при перемешивании добавляют порциями 248,40 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты, при этом температура реакционной массы не должна превышать 40°С. Затем реакционную массу выдерживают 2 часа при температуре 50°С. Получают 667,06 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты.

К 667,06 г трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты добавляют порциями (131,34 г) окись этилена так, чтобы температура реакционной массы не превышала 40°С. После окончания прибавления реакционную массу оставляют на ночь и выдерживают в вакууме 5-10 мм рт. ст. для удаления избытка окиси этилена. Получают 769,23 г оксиэтилированной трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил-фосфоновой кислоты. ЯМР 31Р δ=+22,1 м.д

Содержание фосфора 16,98%
Содержание кислотных ОН-групп 0,55%
Содержание спиртовых ОН-групп 4,11%

Пример №3

Получение оксиэтилированной пентаэритрит-тетра-метоксиметил-фосфоновой кислоты.

К суспензии 8,17 г пентаэритрита в 10 мл абсолютного хлороформа при температуре 40°С и энергичном перемешивании добавляют раствор 27 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты в 10 мл абсолютного хлороформа. Реакционную массу кипятят в течение 8 часов, отфильтровывают взвесь непрореагировавшего пентаэритрита и используют полученный раствор пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе на последующей стадии.

К полученному раствору пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе и добавляют порциями предварительно сконденсированную окись этилена, поддерживая температуру реакционной массы 50°С. Затем реакционную массу выдерживают при комнатной температуре в течении суток и удаляют летучие примеси в вакууме 5-10 мм рт. ст. Получают 53,00 г оксиэтилированной пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в виде малоподвижной жидкости светло-желтого цвета. ЯМР 31Р δ=+25,3 м.д

Содержание фосфора 14,25%
Содержание кислотных ОН-групп 0,39%
Содержание спиртовых ОН-групп 6,18%

Пример №4

Получение ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты.

К суспензии 14,30 г пентаэритрита в 20 мл абсолютного хлороформа при температуре 40°С и энергичном перемешивании добавляют раствор 47,25 г ангидрида метоксиметилфосфоновой кислоты в 15 мл абсолютного хлороформа. Реакционную массу кипятят в течение 8 часов, отфильтровывают взвесь непрореагировавшего пентаэритрита и используют полученный раствор пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе на последующей стадии.

К полученному раствору пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в хлороформе и добавляют порциями сконденсированный оксид этилена, поддерживая температуру реакционной массы 50°С. Затем реакционную массу выдерживают при комнатной температуре в течении суток и удаляют летучие примеси в вакууме 5-10 ммрт. ст. Получают 92,75 г оксиэтилированной пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновой кислоты в виде малоподвижной жидкости светло-желтого цвета. ЯМР 31Р δ=+25,3 м.д

Содержание фосфора 14,15%
Содержание кислотных ОН-групп 0,41%
Содержание спиртовых ОН-групп 6,01%

Полученные образцы продуктов были испытаны на базе Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) на возможность использования их в качестве антипиренов при получении связующего в производстве стеклотекстолита и показали результаты, представленные в таблицах 1 и 2, свидетельствующие об их достаточной эффективности при осуществлении поставленной задачи.

На основании изложенного выше можно сделать вывод о том, что антипирены I и II с содержанием фосфора 14,25-17,25% могут быть рекомендованы в качестве антипиренов в составе связующего для производства стеклотекстолита взамен со снятых с производства антипиренов предыдущего поколения «Фосдиол-А», «Фостетрол-1» и «Фосполиол-II».

Разработанные антипирены обладают четвертым классом опасности и относятся к малоопасным веществам. Также данные антипирены не содержат в своем составе хлорорганические примеси, которые при условии использования антипиренов при высоких температурах могут приводить к образованию диоксинов. Сырье, используемое при производстве данных антипиренов, относится к третьему и четвертому классу опасности (умеренно опасные и малоопасные вещества) и не являются высокоопасными веществами, подпадающими под запрет списка 2 «Конвенции о запрещении, разработки, накопления и применения химического оружия и его уничтожении». Следовательно, можно считать разработанные антипирены экологически безопасными.

1. Антипирены на основе оксиалкилированных эфиров метоксиметилфосфоновой кислоты формул:

2. Способ получения антипиренов (I) и (II) на основе оксиэтилированных эфиров трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот, отличающийся тем, что в качестве исходного соединения используют ангидрид метоксиметилфосфоновой кислоты, который взаимодействует с соответствующими многоатомными спиртами с образованием замещенных метоксиметилфосфоновых кислот, которые подвергают процессу оксиэтилирования окисью этилена с образованием оксиэтилированных эфиров трис-этиленгликоль-тетра-метоксиметил- и пентаэритрит-тетра-метоксиметилфосфоновых кислот.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что ангидрид метоксиметилфосфоновой кислоты получен взаимодействием треххлористого фосфора и диметоксиметана.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что процесс оксиэтилирования протекает при температуре реакционной массы, не превышающей 40°С.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве многоатомных спиртов используются этиленгликоль и пентаэритрит.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к разлагаемому сшивающему средству, которое применимо при производстве полимеров, формул: (а) (b) (с) где Photo1 и Photo2 представляют собой фотореактивную группу, n является целым числом между 1 и 10; и R1-R4 в формуле (а) независимо обозначают бензофеноновую группу, гидроксильную группу или ее натриевую, калиевую или литиевую соль, R обозначает фотореактивную, гидроксильную группу или ее натриевую, калиевую или литиевую соль; Y представляет собой линкер, который отсутствует, или является амином, простым эфиром, линейным или разветвленным C1-C10алкилом, или их комбинацией; и R1 и R2 в формуле (с) являются независимо фотореактивной группой, алкилом, гидроксильной группой или ее натриевой, калиевой или литиевой солью, фотореактивная группа выбрана из остатка бензофенона, или остатка 3 гидроксибензофенона, или остатка 4 гидроксибензофенона.

Изобретение относится к новой форме [[(S)-2-(4-амино-2-оксо-1(2Н)-пиримидинил)-1-(гидроксиметил)этокси]метил]моно[3-(гексадецилокси)пропилового]эфира фосфоновой кислоты, характеризующейся картиной дифракции рентгеновских лучей, включающей пики при углах 2θ примерно 5,5, 19,3, 20,8 и 21,3 градуса и чистотой более 91%, которая может быть использована в фармацевтической промышленности, а также к способу ее получения.

Изобретение относится к области химической технологии утилизации высокорадиоактивных растворов, получаемых при переработке облученного ядерного топлива, а именно к составам экстракционно-хроматографических материалов импрегнированного типа для селективного выделения и очистки прометия-147 от сопутствующих РЗЭ из азотнокислых растворов, которые состоят из двух компонентов при следующем содержании: 1-50 мас.% фосфорилподанда - производного 1,5-бис[2-(оксиалкоксифосфорил)-4-(этил)]фенокси-3-оксапентана формулы , где R представляет собой алкил C3-C12, и 99-50 мас.% макропористого сферически гранулированного сополимера стирола с дивинилбензолом с размером гранул 40-400 мкм.

Изобретение относится к способу получения используемых в химической промышленности фосфонатов формулы где R1=Me, Et, i-Pr; R2=H, Me, CH2CO2Me; X=CO2Me, CN, CONH2. В предложенном способе указанные фосфонаты получают из диалкилфосфитов и производных непредельных карбоновых кислот с использованием три-н-бутилфосфина в качестве катализатора при температуре 15-20°C в растворе ацетонитрила, причем концентрация три-н-бутилфосфина в реакционной смеси варьируется в пределах от 5 до 70 мол.%, добавление производного непредельного карбоновой кислоты в виде раствора с концентрацией 5 моль/л ведется по каплям к перемешиваемой смеси диалкилфосфита и три-н-бутилфосфина, время выдерживания реакционной смеси составляет от 0.5 до 3 ч, с последующим удалением ацетонитрила отгонкой при пониженном давлении и выделением целевых фосфонатов из реакционной смеси.

Изобретение относится к способу получения диглицидилового эфира метилфосфоновой кислоты формулы (I), являющегося действующей основой лекарственного антибластомного препарата «Глицифон». Способ включает переэтерификацию O,O-диалкилметилфосфоната глицидилацетатом путем прибавления каталитических количеств алкоголята щелочного металла в подходящем растворителе (тетрагидрофуран, диэтиловый эфир, 1,4-диоксан) к перемешиваемой смеси O,O-диалкилметилфосфоната и глицидилацетата (молярное соотношение реагентов 1:(2,5-3,5) соответственно) при постоянном удалении из реакционной смеси образующегося алкилацетата отгонкой в вакууме, последующее экстрагирование целевого продукта и перегонку его в вакууме.

Изобретение относится к новому способу получения новых n-замещенных (2-бензолсульфонил-2-диалкоксифосфорил)ацетамидинов, которые могут использоваться в получении биологически активных соединений.

Изобретение относится к способу получения триметилового эфира фосфонуксусной кислоты, который может быть использован как полупродукт для синтеза соединений, применяемых в медицине и ветеринарии.

Изобретение относится к способу энантиоселективного аллильного аминирования производных α,β-ненасыщенных карбоновых кислот с получением энантиомерно обогащенных производных, описываемых формулами II, III, VII и VIII.

Изобретение относится к фуллеренам формулы 1 и способам их получения, которые могут использоваться в химической промышленности и солнечной энергетике, где Х означает: атом водорода или алкильный (CnH2n+1; n=1-20) радикал, где R1 означает: атом водорода, алкильный (CnH2n+1; n=1-20), алкенильный (CnH2n-1; n=1-20) или алкинильный радикал (СnН2n-3; n=1-20); остаток алкилгалогенида -(СН2)nНаl (Hal=F, Cl, Вr, I), простого эфира -(CH2)nOR'1 или -(СН2СН2O)nR'1, для которых n=0-20, a R'1 - это атомы водорода или линейные или разветвленные алкильные (CmH2m+1; n=1-20), алкенильные (CmH2m-1; n=1-20) или алкинильные радикалы (СmН2m-3, n=1-20).
Наверх