[發明專利]三[2-三(3-溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯化合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201310556933.4
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103539806A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 王彥林;董信
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院相城研究院
• 主分類號: C07F7/04
• 分類號: C07F7/04;C08L27/06;C08K5/544;C08K3/22
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技術領域

本發明涉及一種阻燃劑三[2-三(3-溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸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、聚氨酯和環氧樹脂等材料的阻燃劑。

背景技術

隨著人們的生活水平不斷提高，安全防火意識不斷增強，促進了阻燃劑工業的快速發展。歐盟在1986年公布發現多溴二苯醚阻燃劑燃燒時產生致癌物二噁喑，其對環境和人類的健康會造成危害，之后鹵系阻燃劑的使用受到了限制，但由于鹵系阻燃劑綜合性價比優良，阻燃效能高，對材料的機械加工性能影響小，并且難以找到理想的替代物，無鹵環保阻燃劑的呼聲雖高，但無鹵化依然是一個漫長的過程，從而開發高效鹵系阻燃劑以減少阻燃劑的用量而降低其毒性已成為鹵系阻燃劑的重要研究方向。其中通過多種阻燃劑復配提高阻燃效果是實現阻燃增效的方法之一，設計分子結構中含有多重阻燃元素，而通過分子內的阻燃元素協同增效，是實現阻燃劑增效的更為有效的方法。

本發明阻燃劑三[2-三(3-溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯分子中同時嵌入了硅、氮和溴三種優異的阻燃元素，在高效溴系阻燃的基礎上又增加了硅和氮元素的阻燃作用，三種元素協同從不同的阻燃機理產生協同增效作用，硅氮在燃燒時形成膨脹的致密的硅炭層，從而可表現出更高的阻燃效能；其中所用的原料四氯化硅又是多晶硅產業的副產物，為解決多晶硅副產物四氯化硅的綜合利用問題開辟了一條新的途徑，具有很好的環境效益；分子中的芳雜環結構具有電子結構的多向性，又加上多酯結構的融合性，因而可增加該阻燃劑與聚氯乙烯等高分子材料的相容性；該化合物阻燃效能高、用途廣，可產生較好的經濟效益。

發明內容

本發明的目的之一在于提出用四氯化硅制備一種阻燃劑三[2-三(3-溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯化合物。其物理化學性能穩定，耐熱性好，與高分子材料相容性好，而且具有增塑和成炭防滴落作用，可克服現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

阻燃劑三[2-三(3-溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯化合物，其特征在于，該化合物結構如下式所示：

本發明的另一目的在于提出一種阻燃劑三[2-三(3-溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯的制備方法，其原料廉價易得，工藝簡單，設備投資少，易于規模化生產，該方法為：

用氮氣置換掉反應容器內的空氣，加入有機溶劑和四氯化硅，在攪拌下，用冷水浴冷卻，使反應體系溫度降低到25℃以下，滴加相對于四氯化硅等摩爾的3-溴丙醇，滴加過程控制反應溫度不高于30℃，滴完后，升溫至45℃，保溫反應2h；待HCl氣體放完后，再滴入相對于四氯化硅1/3倍摩爾的三羥乙基異氰尿酸酯(賽克)的有機溶液，以滴加速度控制反應溫度不高于65℃，滴完后升溫至80-95℃，反應8-11h；待HCl氣體放完后，再將體系降溫至50℃以下，滴加相對于四氯化硅2-3倍摩爾3-溴丙醇，以滴加速度控制反應溫度不高于65℃，滴完后，將體系溫度升至80-90℃保溫反應8-10h；待HCl氣體放完后，再加產品理論質量(g)2％-6％的縛酸劑，保溫攪拌1h，檢測溶液PH＝5-6為反應終點。經純化處理，得阻燃劑三[2-三(3-溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯。

如上所述的有機溶劑為二氯乙烷、二氧六環、四氯乙烷、乙二醇二甲醚或乙腈，其有機溶劑體積(ml)的量為四氯化硅質量(g)的2-3倍。

如上所述的三羥乙基異氰尿酸酯(賽克)的有機溶液為賽克溶解于所述有機溶劑中的溶液，其有機溶劑體積(ml)的量為賽克質量(g)的10-15倍。

如上所述的縛酸劑為三聚氰胺。

如上所述的經純化處理為冷卻至35℃，過濾，濾液減壓蒸餾除去溶劑和過量的3-溴丙醇(回收使用)及少量低沸點物，而后降溫到60℃，再加入產品理論質量(g)2-4倍體積(ml)的環己烷洗滌，攪拌0.5h，轉移至分液漏斗中靜置分層，分出下層料液，減壓蒸餾除去少量的環己烷。

發明人研究中發現賽克為固體，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量，因此選用了先讓四氯化硅與等摩爾3-溴丙醇反應，生成硅酸單酯后，再與相當于四氯化硅1/3倍摩爾賽克反應，改善了賽克在四氯化硅的有機溶液中的分散性，并可以在較高的溫度下反應，克服了四氯化硅的揮發性。