[發明專利]一種有機硅阻燃劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201410519730.2
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104292466A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 蔡緒福;張樂
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08G77/28
• 分類號: C08G77/28;C08G77/06;C08L83/08
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及一種精細化工領域中的阻燃劑，更具體的說涉及一種無鹵、無磷有機硅阻燃劑。此外，本發明涉及一種無鹵、無磷有機硅阻燃劑的制備方法。

背景技術

阻燃劑是指能使高分子材料不容易著火或者能減緩燃燒速度的功能化添加劑，是重要的精細化工產品和合成材料的主要添加劑之一，對于防止火災、保障人類社會安全非常重要，其在聚合物添加劑中的消費量排在前列。

近年來，為了避免使用傳統的鹵系阻燃劑，人們致力于開發聚合物用無鹵阻燃劑。但是，常用的如磷類化合物，又會導致生態問題。所以無鹵、無磷阻燃劑得到廣泛關注。

有機硅阻燃劑是近年來發展起來的一種新型阻燃劑，是一種無鹵無磷阻燃劑。它不僅能賦予基體材料優越的阻燃性能，還能改善基體材料的其它性能，比如耐熱性能、機械性能和加工性能等，同時它還是一類綠色阻燃劑，具有環境友好性。研究發現，當硅元素與其他阻燃元素共存時，不僅具有顯著的協同阻燃作用和廣泛的適用性，而且具有明顯的互補性，應用前景和發展潛力也十分光明。

許多研究者對有機硅阻燃劑的合成及其同其他阻燃劑的協效阻燃進行了研究。中國專利CN102558750A公開了一種含氮有機硅阻燃劑，主要用于ABS的阻燃；中國專利CN102604109A公開了一種含氮有機硅阻燃劑的制備，該有機硅阻燃劑由三聚氰胺和苯基三氯硅烷縮聚而成。然而目前國內關于含硫氮有機硅阻燃劑方面仍屬空白。

發明內容

本發明的目的是一種與高分子材料相容性好且能阻燃的環境友好型含硫和氮有機硅阻燃劑。本發明的另一個目的是一種含硫和氮有機硅阻燃劑的制備方法。

本發明的有機硅阻燃劑為一種共聚物，其結構式為：

其中R₁、R₂、R₃為烷基，R₄為氨基烷基，R₅為硫基烷基，R₆為烷基或烷氧基,x、y、z為各結構單元的組成分數，x為0.2至0.7，y為0.3至0.8，z為0.001至0.2，x、y和z的和是1。

本發明的有機硅阻燃劑，其中，所述的R₁、R₂、R₃為甲基，R₄為N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基，R₅為巰基丙基，R₆為甲氧基。

本發明的有機硅阻燃劑制備方法：

a.將二甲基硅氧烷、氨基硅烷、含硫硅烷、催化劑及適當蒸餾水依次加入反應釜中反應，二甲基硅氧烷、氨基硅烷、含硫硅烷的配比為1:0.2～10:0.002～0.2；

b.升溫至反應溫度開始反應，反應溫度為20～80℃，反應時間為1～10小時；

c.反應達到適當粘度后加入封頭劑繼續反應一段時間；

d.用乙醇及正己烷提純產物去除未反應單體，旋蒸去除小分子即得到含硫和氮有機硅阻燃劑。

本發明的有機硅阻燃劑制備方法中，所述二甲基硅氧烷是二甲基硅氧烷或二甲基二甲氧基硅烷、二甲基乙烯基乙氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷中的一種或者幾種，優選的是二甲基二甲氧基硅烷。

本發明的有機硅阻燃劑制備方法中，所述氨基硅烷為N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。

本發明的有機硅阻燃劑制備方法中，所述的含硫硅烷為雙-(三乙氧基硅基丙基)-四硫化物、雙-(三乙氧基硅基丙基)-二硫化物、巰基丙基三甲氧基硅烷或3-硫代辛酸基-1-丙基三乙氧基硅烷。優選巰基丙基三甲氧基硅烷或3-硫代辛酸基-1-丙基三乙氧基硅烷。

本發明的有機硅阻燃劑制備方法中，催化劑可以是選氨水，氫氧化鈉、氫氧化鉀、或二丁基二月桂酸錫。

本發明的有機硅阻燃劑制備方法中，所述的封頭劑為含苯硅烷，選自二甲基苯基甲氧基硅烷、甲基二苯基氯硅烷或叔丁基二苯基氯硅烷中的一種或幾種。

本發明的有機硅阻燃劑制備方法中，反應溫度為60℃，反應時間優選2～5小時。

本發明的有機硅阻燃劑，制備工藝簡單，加工能耗低，所需原料價格相對較低，成本較低。本發明所制備的有機硅含有硫、氮、硅三種元素，三元素的協效阻燃效果好，阻燃添加量少。本發明所提供的有機硅阻燃劑含有氨基、苯基，與樹脂基體相容性好，阻燃效果長久。本發明所制備的有機硅阻燃劑是一種無鹵、無磷的環境友好型阻燃劑。