[發明專利]阻燃劑乙二氧撐雙硅酸溴乙酯化合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201310557186.6
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103554157A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 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;C08K5/5415;C08L27/06;C08L67/06;C08L75/04;C08L63/00
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技術領域

本發明涉及一種阻燃劑乙二氧撐雙硅酸溴乙酯化合物及其制備方法，具體涉及一種阻燃劑二[三(溴乙氧基)硅酰氧基]乙烷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

有機高分子合成材料在日常生活中的應用越來越廣泛，但是大多合成高分子材料是易燃的，經常引起火災，對人們的生命財產安全造成嚴重的威脅，因此促進了阻燃材料與阻燃技術的發展。隨著人們生活水平的提高和環保意識的不斷增強，近年來對鹵系阻燃劑又提出了更嚴格的要求，即朝著高效、低煙和低毒的方向發展。由于硅阻燃元素具有成炭作用，對含硅和鹵雙元素協同阻燃劑的研發更受到人們的重視。有機硅鹵協同阻燃劑具有效能高、加工性能好等優點，能夠有效防止材料受熱熔融滴落而產生的二次燃燒。因而有機硅鹵協同阻燃劑的研究很具有重要性。

本發明阻燃劑乙二氧撐雙硅酸溴乙酯制備原料利用了多晶硅的副產物四氯化硅，為解決四氯化硅的污染問題開辟了一條有效途徑；其含有硅和溴兩種阻燃元素，具有較好的協同阻燃增效作用，硅元素使材料燃燒時可形成致密的硅炭層，能有效解決材料受熱熔融滴落的難題。該阻燃劑綜合性價比高，具有廣泛的應用開發前景。

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二[三(溴乙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物。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：

阻燃劑二[三(溴乙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物，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二[三(溴乙氧基)硅酰氧基]乙烷的制備方法，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20℃以下，滴加相對于四氯化硅等摩爾的溴乙醇，滴加過程控制反應溫度不高于30℃，滴完后，升溫至40℃，保溫反應2h；待HCl氣體放完后，再滴入相對于四氯化硅0.5倍摩爾的乙二醇，以滴加速度控制反應溫度不高于45℃，滴完后升溫至50-65℃，反應6-9h；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2-3倍摩爾溴乙醇，以滴加速度控制反應溫度不高于55℃，滴完后，將溫度升至60-75℃，保溫反應6-9h；待HCl氣體放完后，再加產品理論質量(g)2％-5％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，得阻燃劑二[三(溴乙氧基)硅酰氧基]乙烷。

如上所述的有機溶劑為乙腈、二氧六環、二氯乙烷、四氯化碳或乙二醇二甲醚，其有機溶劑體積(ml)的量為四氯化硅質量(g)的3-4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30℃，過濾，濾液減壓蒸餾除去溶劑和過量的溴乙醇(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)2-3倍體積(ml)的石油醚洗滌，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石油醚。

如上所述的石油醚為石油醚的沸程在60-90℃或90-120℃。

發明人研究中發現乙二醇和四氯化硅很難溶合反應，呈果凍狀不易擴散，且提高反應溫度四氯化硅的揮發量又會增加，因此選用了先讓四氯化硅與等摩爾溴乙醇反應，生成硅酸單酯后，再與乙二醇反應，克服了乙二醇和四氯化硅不易溶合的難題，也克服了四氯化硅高溫易揮發的問題。

本發明公開的阻燃劑二[三(溴乙氧基)硅酰氧基]乙烷為黃色透明液體，其產率為88.4％～95.5％。其閃點(開口杯)：198±5℃，折光率：n_D²⁵=1.4152，密度(25℃)：1.847g／cm³；其適合作為聚氯乙烯、不飽和聚酯、聚氨酯和環氧樹脂等材料的阻燃劑之用。

阻燃劑二[三(溴乙氧基)硅酰氧基]乙烷的制備工藝原理如下式所示：

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

①本發明阻燃劑乙二氧撐雙硅酸溴乙酯化合物含硅溴雙重阻燃元素，其協同阻燃效能高，硅元素具有成炭作用，能有效防止材料受熱熔融滴落而產生的二次燃燒。