[發(fā)明專利]阻燃劑賽克三硅酸二氯丙酯化合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310557080.6
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103554154A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彥林;董信
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種阻燃劑賽克三硅酸二氯丙酯化合物及其制備方法，具體涉及一種阻燃劑三[2-三(二氯丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯化合物及其制備方法，該化合物硅、氮和氯三元素協(xié)同阻燃效能高，適合用作聚氯乙烯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂與不飽和樹脂等材料的阻燃劑。

背景技術(shù)

由于科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的安全意識不斷增強(qiáng)，促進(jìn)了阻燃劑工業(yè)的快速發(fā)展。從歐盟1986年公布發(fā)現(xiàn)多溴二苯醚阻燃劑燃燒時(shí)產(chǎn)生有害物質(zhì)以后，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(jià)比優(yōu)良，目前還難以找到理想的替代物，因而無鹵化進(jìn)程不會太快，但是研究開發(fā)高效鹵系阻燃劑以減少阻燃劑的添加量，以降低燃燒時(shí)的毒性，已成為阻燃劑的重要研究方向。其中設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)中含有多種阻燃元素，而通過分子內(nèi)多種阻燃元素協(xié)同阻燃增效，提高阻燃效能，是實(shí)現(xiàn)高效阻燃劑的有效方法。

本發(fā)明用光伏產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物四氯化硅為原料制備了硅、氮和氯三元素協(xié)同阻燃劑賽克三硅酸二氯丙酯，其分子結(jié)構(gòu)屬對稱的多酯結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的阻燃增塑性。四氯化硅中的硅和氯都是優(yōu)良的阻燃元素，硅系阻然劑本身具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，硅可以在燃燒時(shí)形成致密的硅炭層，有效的防熔體滴落和阻燃抑煙性能，是目前低煙、低毒阻燃材料開發(fā)的重點(diǎn)之一，氮系阻燃劑也是新型膨脹阻燃劑開發(fā)的重點(diǎn)。把三個(gè)優(yōu)良的阻燃元素設(shè)計(jì)在同一分子結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生協(xié)同阻燃效應(yīng)，能發(fā)揮理想的阻燃效果。本發(fā)明對促進(jìn)我國高效阻燃劑的研究有著十分迫切的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

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硅、氮和氯協(xié)同阻燃劑三[2-三(二氯丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯化合物，其阻燃增塑性好，可克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

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

阻燃劑三[2-三(二氯丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯化合物，其特征在于，該化合物的結(jié)構(gòu)如下式所示：

其式中m為0-3的整數(shù)。

本發(fā)明的另一目的在于提出阻燃劑三[2-三(二氯丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯的制備方法，其原料廉價(jià)易得，工藝簡單，設(shè)備投資少，易于規(guī)模化生產(chǎn)，該方法為：

用氮?dú)庵脫Q掉反應(yīng)容器內(nèi)的空氣，加入有機(jī)溶劑和四氯化硅，在攪拌下，用冷水浴冷卻，使反應(yīng)體系溫度降低到30℃以下，滴加相對于四氯化硅2倍摩爾環(huán)氧氯丙烷，滴加過程控制反應(yīng)溫度不高于40℃，滴完后，升溫至50℃，保溫反應(yīng)2h；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(jī)溶液，以滴加速度控制反應(yīng)溫度不高于65℃，滴完后升溫至80-95℃，反應(yīng)9-13h，待HCl氣體放完后，再將體系降溫至40℃以下，滴加相對于四氯化硅1-1.5倍摩爾的環(huán)氧氯丙烷，以滴加速度控制反應(yīng)溫度不高于50℃，滴完后，將體系溫度升至70-90℃，保溫反應(yīng)4-7h，檢測溶液PH=5-6為反應(yīng)終點(diǎn)。經(jīng)純化處理，得產(chǎn)品三[2-三(二氯丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯。

如上所述的有機(jī)溶劑為二氧六環(huán)、二氯乙烷、二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚或乙腈，其有機(jī)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(jī)溶液為賽克溶解于所述有機(jī)溶劑中的溶液，其有機(jī)溶劑體積(ml)的量為賽克質(zhì)量(g)的10-15倍。

如上所述的經(jīng)純化處理為減壓蒸餾除去溶劑和過量的環(huán)氧氯丙烷(回收使用)及少量低沸點(diǎn)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。

本發(fā)明阻燃劑賽克三硅酸二氯丙酯為黃色透明液體，產(chǎn)率為88.7％～93.7％，其閃點(diǎn)(開口杯)：205±5℃，折光率：n_D²⁵=1.4838，密度(25℃)：1.486g／cm³。其適合作為聚氯乙烯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂和聚氨酯等材料的阻燃劑之用。

阻燃劑賽克三硅酸二氯丙酯的制備工藝原理如下式所示：

其式中n為0-2的整數(shù)，m為0-3的整數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

①本發(fā)明阻燃劑三[2-三(二氯丙氧基)硅酰氧基乙基]異氰尿酸酯化合物含有硅、氮和氯三元素，其協(xié)同阻燃效能高，硅元素具有成炭作用，能有效防止材料受熱熔融滴落而產(chǎn)生的二次燃燒，氮元素具有膨脹隔熱的效果。