[發(fā)明專利]阻燃劑賽克三硅酸溴丙酯化合物及其制備方法

有效

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• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103554147A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 王彥林;董信;萬家明
• 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;C08K5/5455;C08L27/06
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技術領域

本發(fā)明涉及一種阻燃劑賽克三硅酸溴丙酯化合物及其制備方法，具體涉及一種阻燃劑三[2-三(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(huán)氧樹脂等材料的阻燃劑。

背景技術

目前有機合成高分子材料應用非常廣泛，且其大多具有易燃性。據(jù)統(tǒng)計，多年來發(fā)生的火災大多直接或間接與易燃材料有關，因此促進了阻燃劑或阻燃材料的研究。在材料中加入阻燃劑是實現(xiàn)阻燃防火的一種有效方法，傳統(tǒng)的鹵系阻燃劑在材料燃燒時會釋放有害氣體。隨著環(huán)保意識的增強，鹵系阻燃劑備受壓力，然而在一些使用鹵系阻燃劑的領域，近時還很難找到合適的替代品。研究鹵系阻燃劑，提高鹵系阻燃劑的效能，通過減少阻燃劑在材料中的加入量以降低燃燒時產(chǎn)生的毒性，已成為研究的重要方向之一。通過阻燃劑的復配可以提高鹵系阻燃劑的效能，在同一分子中嵌入多種阻燃元素協(xié)同阻燃也是實現(xiàn)高效阻燃的更有效的途徑。因而對多元素協(xié)同鹵系阻燃劑的開發(fā)研究已成為研究的熱門課題。

本發(fā)明阻燃劑賽克三硅酸溴丙酯含有硅、氮和溴三種阻燃元素，在材料燃燒時，分子結構中的硅元素可生成致密的硅炭層，氮元素起膨脹隔熱作用，溴元素與助阻燃劑三氧化二銻協(xié)同阻燃效果成倍增加，綜合協(xié)同阻燃增效作用非常顯著。本發(fā)明阻燃劑制備原料利用了多晶硅的副產(chǎn)物四氯化硅，為解決四氯化硅的污染問題開辟了一條有效途徑。本發(fā)明合成工藝環(huán)境友好，符合阻燃劑的發(fā)展方向，其產(chǎn)品阻燃效能高，具有十分廣闊的應用開發(fā)前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提出用四氯化硅制備一種阻燃劑賽克三硅酸溴丙酯化合物。其物理化學性能穩(wěn)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(xiàn)有技術中的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

阻燃劑賽克三硅酸溴丙酯化合物，其特征在于，該化合物結構如下式所示：

其式中-OC₃H₆Br為2-溴-1-丙氧基或1-溴-2-丙氧基或2-溴-1-丙氧基和1-溴-2-丙氧基的混合體。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種阻燃劑賽克三硅酸溴丙酯的制備方法，其原料廉價易得，工藝簡單，設備投資少，易于規(guī)模化生產(chǎn)，該方法為：

用氮氣置換掉反應容器內(nèi)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，滴加與四氯化硅等摩爾的溴丙醇，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體系溫度不高于65℃，滴完后升溫至80-95℃，反應9-12h；待HCl氣體放完后，再將體系降溫至55℃以下，滴加相對于四氯化硅2-3倍摩爾的溴丙醇，以滴加速度控制反應溫度不高于70℃，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，再加入產(chǎn)品理論質(zhì)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(jīng)純化處理，得阻燃劑三[2-三(溴丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯。

如上所述的溴丙醇為2-溴丙醇、1-溴-2-丙醇或2-溴丙醇與1-溴-2-丙醇的混合物。

如上所述的有機溶劑為二氯乙烷、二氧六環(huán)、乙腈、四氯乙烷或乙二醇二甲醚，其有機溶劑體積(ml)的量為四氯化硅質(zhì)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(zhì)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(jīng)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溴丙醇(回收使用)及少量低沸點物，而后降溫到60℃，再加入產(chǎn)品理論質(zhì)量(g)2-4倍體積(ml)的環(huán)己烷洗滌，攪拌0.5h，轉(zhuǎn)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(huán)己烷。

發(fā)明人研究中發(fā)現(xiàn)賽克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，因此選用了先讓四氯化硅與等摩爾溴丙醇反應，生成硅酸單酯，再與賽克反應，能改善賽克的分散性，并能在較高的溫度下反應，克服了四氯化硅的易揮發(fā)性。