[發(fā)明專利]一種含磷氮的阻燃改性硅烷偶聯(lián)劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910144203.7
• 申請(qǐng)日: 2009-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN101613370A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡源;胡爽;宋磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): C07F9/24
• 分類號(hào): C07F9/24;C07F7/18;C08K9/04;C08K5/544
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 汪祥虬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硅烷偶聯(lián)劑改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及含磷氮的阻燃改性硅烷偶聯(lián)劑及其制備方法。

背景技術(shù)

硅烷偶聯(lián)劑是一類具有有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，在其分子中同時(shí)含有能與無機(jī)質(zhì)材料(如玻璃、硅砂、金屬)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)和含有能與有機(jī)質(zhì)材料(合成樹脂)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)，可采用通式Y(jié)(CH₂)nSiX₃來表示，式中，n＝0～3；X為可水解的基團(tuán)；Y為有機(jī)官能團(tuán)。現(xiàn)有技術(shù)通過改變有機(jī)官能團(tuán)可使硅烷偶聯(lián)劑擁有獨(dú)特的性能，也使其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。例如中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)CN?101104622A報(bào)道的一種含二苯砜基氨基硅烷偶聯(lián)劑用于玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂或氰酸酯樹脂等熱固性樹脂復(fù)合材料時(shí)可提高其介電性能。中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)CN1793207A報(bào)道的一種含氰基和仲氨基的硅烷偶聯(lián)劑儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，不易發(fā)黃；由于在分子結(jié)構(gòu)中引入極性較大的氰基，因此用于復(fù)合材料時(shí)可顯著提高力學(xué)性能。中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)CN1182088A報(bào)道的一種氨基硅烷偶聯(lián)劑提高了偶聯(lián)劑與樹脂的相容性，并可使處理后的纖維制品擁有良好的手感。但上述不同類型的硅烷偶聯(lián)劑存在著可燃有機(jī)物成分所帶來的潛在火災(zāi)危險(xiǎn)性上升的問題，直接關(guān)系到人們生命財(cái)產(chǎn)的安全，所以制備具有阻燃功能的硅烷偶聯(lián)劑十分必要。但至今尚未見到有對(duì)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行阻燃改性的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種含磷氮的阻燃改性硅烷偶聯(lián)劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有硅烷偶聯(lián)劑存在的易燃問題并進(jìn)一步拓展其使用范圍。

本發(fā)明的含磷氮的阻燃改性硅烷偶聯(lián)劑的制備方法，其特征在于以二氯甲烷為溶劑，以部分多元醇或多元酚為反應(yīng)基質(zhì)，按反應(yīng)摩爾比滴加含活性反應(yīng)基團(tuán)的磷化合物，室溫下攪拌2-5小時(shí)，過濾后除去溶劑，得到白色固體粉末；然后以四氫呋喃為溶劑，三乙胺為附酸劑，在惰性氣體的保護(hù)下，按照反應(yīng)摩爾比滴加帶有活性官能團(tuán)的硅氧烷，在50-80℃攪拌反應(yīng)5-8小時(shí)，過濾后減壓除去溶劑，所得到的粘稠狀無色液體產(chǎn)物即為本發(fā)明的含磷氮的阻燃改性的硅烷偶聯(lián)劑。

所述部分多元醇或多元酚，其化學(xué)結(jié)構(gòu)可表達(dá)為HOR₁，式中R₁為含1-12個(gè)碳的烷基或芳基。

所述含活性反應(yīng)基團(tuán)的磷化合物，選自三氯氧磷或二氯代磷酸苯酯。

所述惰性氣體采用氮?dú)狻鍤饣蚝狻?/p>

所述硅氧烷選自N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

由上述方法制備的本發(fā)明的含磷氮的阻燃改性硅烷偶聯(lián)劑，特征在于其分子結(jié)構(gòu)式可表示為(R¹O)_3-xSiR²_XR³NHR⁴NHPR⁵，其中R¹、R²為相同或不同的1-6個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，R³、R⁴為相同或不同的1-6個(gè)碳原子的亞烷基或7-10個(gè)碳原子的烷亞芳基，R⁵為單螺環(huán)酯或苯酯結(jié)構(gòu)，x為0或1。

與現(xiàn)有傳統(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑相比，由于本發(fā)明通過含活性反應(yīng)基團(tuán)的磷化合物和有活性官能團(tuán)的硅氧烷反應(yīng)，在所得到的含磷氮的阻燃改性硅烷偶聯(lián)劑分子中引入了阻燃元素磷氮，依據(jù)磷氮協(xié)效阻燃原理，可以對(duì)基材起到阻燃保護(hù)作用，從而解決了現(xiàn)有硅烷偶聯(lián)劑存在的易燃問題

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明含磷氮阻燃改性硅烷偶聯(lián)劑的制備方法和熱釋放速率及熱重分析的測(cè)定。

實(shí)施例1：

將新戊二醇10.4g及二氯甲烷100mL加入250mL裝有帶干燥器的回流冷凝管和恒壓滴液漏斗的三口燒瓶中，升溫至50℃，在恒壓滴液漏斗中裝入9.6mL三氯氧磷并緩慢滴加，同時(shí)進(jìn)行攪拌，約1.5小時(shí)滴加完畢；加熱體系至溫度升到83℃，保持在該溫度回流反應(yīng)2小時(shí)，減壓脫溶除去二氯甲烷，得到白色固體；

取9.224克上述得到的白色固體，置于150ml的三口燒瓶中，加入50ml四氫呋喃溶解后，再加入5.060三乙胺，通氮?dú)?0分鐘，升溫至50℃后，滴加10.32g?N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，滴加完畢后保持在50℃繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)。反應(yīng)完畢后過濾，濾液減壓除溶劑后，所得到的粘稠液體即為最終產(chǎn)物。