[發(fā)明專利]一種阻燃劑硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯化合物及其制備方法

有效

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• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103342713A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王彥林;孟凡一;賀婧;施雯;劉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: C07F7/06
• 分類號: C07F7/06;C08K5/5415;C08L27/06;C08L67/06;C08L75/04;C08L63/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種阻燃劑硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯化合物及其制備方法，該化合物可用作聚氯乙烯、不飽和聚酯、聚氨酯和環(huán)氧樹脂等材料的阻燃劑。

背景技術(shù)

隨著高分子材料工業(yè)的快速發(fā)展，其高分子材料在日常生活、制造及工程建設(shè)中得到了越來越廣泛的應用，這些高分子材料易被引燃而發(fā)生火災，嚴重危害到人們生命和財產(chǎn)的安全。因此促進了阻燃劑的研究和廣泛應用。其中硅系阻然劑以其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，有效的防熔體滴落和阻燃抑煙性能，而成為目前低煙低毒阻燃材料開發(fā)的新技術(shù)之一；溴系阻燃劑阻燃效率高、歷史發(fā)展悠久、生產(chǎn)技術(shù)成熟，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應用，目前是全球產(chǎn)量最大的有機阻燃劑之一。此外，能源的緊張促進了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時多晶硅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物四氯化硅無法處理，因此四氯化硅的綜合利用已經(jīng)成為制約我國光伏產(chǎn)業(yè)的瓶頸技術(shù)。若把兩種優(yōu)異的阻燃元素設(shè)計到同一分子中，就會達到硅、溴協(xié)同阻燃的效果，因而開發(fā)新型、高效、環(huán)保型硅、溴協(xié)同阻燃劑是一個具有重要意義的課題。

本發(fā)明硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯阻燃劑分子中同時嵌入了硅、溴兩種優(yōu)異阻燃元素，兩元素協(xié)同從不同的阻燃機理產(chǎn)生協(xié)同增效作用，其中硅元素可以在燃燒時形成致密的硅碳層，溴元素與助阻燃劑三氧化二銻可產(chǎn)生成倍的阻燃增效作用，從而可表現(xiàn)出較高的阻燃效能；另外所用的原料四氯化硅是多晶硅產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，為解決多晶硅副產(chǎn)物綜合利用問題開辟了一個新的途徑，又為市場增加了一個高效阻燃劑新品種，具有很好的環(huán)境及經(jīng)濟效益；分子中的芳溴結(jié)構(gòu)具有電子結(jié)構(gòu)的多向性及與聚氯乙烯等結(jié)構(gòu)的相似性，可增加該阻燃劑與聚氯乙烯等高分子材料的相容性；該化合物含溴量高、阻燃效能高、用途廣泛，有廣闊的開發(fā)前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提出一種阻燃劑硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯化合物。其物理化學性能穩(wěn)定，溴含量高，硅、溴協(xié)同阻燃效能高，耐熱性好，與高分子材料相容性好，而且具有增塑和成炭作用，可克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種阻燃劑硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯化合物，其特征在于，該化合物結(jié)構(gòu)如下式所示：

其式中R₁＝H時R₂＝CH₂Br；R₁＝CH₂Br時R₂＝H。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種阻燃劑硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯的制備方法，其原料廉價易得，工藝簡單，易于規(guī)模化生產(chǎn)，技術(shù)方案如下：

在攪拌下，在氮氣保護下，用冰水浴冷卻，使反應體系溫度降低到0℃，向四氯化硅的有機溶液中滴加等摩爾的二溴丙醇，滴加過程控制溫度在8℃以下，滴完后，1h升溫到35℃，保溫反應1h，氯化氫放完后，再加入等摩爾的三溴苯酚，升溫至50-80℃，保溫反應2-4h，氯化氫放完后，降溫至40℃以下，再滴加兩倍摩爾的二溴丙醇，以滴加速度控制溫度不超過50℃，滴完后，升溫至50-70℃，保溫反應3-5h，氯化氫放完后，降溫至40℃以下，液面下通入環(huán)氧乙烷除掉反應液中微量的酸，檢驗反應液pH＝5-6時為終點，減壓蒸餾除去溶劑(回收使用)及少量低沸點物，得產(chǎn)品硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯。

如上所述的二溴丙醇為2，3-二溴-1-丙醇或1，3-二溴-2-丙醇。

如上所述的四氯化硅的有機溶液其有機溶劑為二氧六環(huán)、二氯乙烷、四氯化碳、氯仿、乙腈或乙二醇二甲醚。

如上所述的液面下通入環(huán)氧乙烷為環(huán)氧乙烷是縛酸劑。

發(fā)明人研究中發(fā)現(xiàn)帶有阻燃元素的三溴苯酚為固體，在四氯化硅的有機溶液中分散性差，反應活性低，提高反應溫度又會增加四氯化硅的揮發(fā)量，因此選用了先讓1mol的二溴丙醇與1mol的四氯化硅反應，生成硅酸單酯，再與1mol三溴苯酚反應，改善了三溴苯酚的分散性，并可以在較高的溫度下反應，克服了四氯化硅的揮發(fā)性。