[發明專利]阻燃劑乙二氧撐雙硅酸二氯丙酯化合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201310557260.4
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103539809A
• 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;C08K5/5415;C08K13/02;C08L27/06
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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二氯丙酯化合物及其制備方法，具體涉及一種阻燃劑二[三(二氯丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物及其制備方法，該化合物硅氯雙元素協同阻燃效能高，適合用作聚氯乙烯、聚氨酯、環氧樹脂與不飽和樹脂等材料的阻燃劑。

背景技術

由于科學技術與經濟的快速發展，人們的安全意識不斷增強，促進了阻燃劑工業的快速發展。從歐盟1986年公布發現多溴二苯醚阻燃劑燃燒時產生有害物質以后，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比優良，目前還難以找到理想的替代物，因而無鹵化進程不會太快，但是研究開發高效鹵系阻燃劑以減少阻燃劑的添加量，從而降低燃燒時的毒性，已成為阻燃劑的重要研究方向。多種阻燃劑復配產生協同阻燃效應可以提高阻燃效能，而設計分子結構中含有多種阻燃元素，而通過分子內多種阻燃元素協同阻燃增效，提高阻燃效能，是實現高效阻燃劑的更有效方法。

本發明用光伏產業的副產物四氯化硅為原料制備了硅和氯兩元素協同阻燃劑乙二氧撐雙硅酸二氯丙酯，四氯化硅中的硅和氯都是優良的阻燃元素，硅系阻然劑本身具有優異的熱穩定性，硅可以在燃燒時形成致密的硅炭層，有效的防熔體滴落和阻燃抑煙性能，是目前低煙、低毒阻燃材料開發的重點之一。把兩個優良的阻燃元素設計在同一分子結構中，產生協同阻燃效應，能發揮理想的阻燃效果。本發明化合物屬對稱的多酯結構，具有優良的阻燃增塑性。

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(二氯丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物，其阻燃性好，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(二氯丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物，其特征在于，該化合物的結構如下式所示：

本發明的另一目的在于提出一種阻燃劑二[三(二氯丙氧基)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30℃以下，滴加相對于四氯化硅2倍摩爾的環氧氯丙烷，滴加過程控制反應溫度不高于40℃，滴完后，升溫至50℃，保溫反應2h；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55℃，滴完后升溫至65-80℃，反應7-10h；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1-1.5倍摩爾環氧氯丙烷，以滴加速度控制反應溫度不高于60℃，滴完后，將體系溫度升至70-85℃，保溫反應5-8h，檢測溶液PH=5-6為反應終點。經純化處理，得阻燃劑二[三(二氯丙氧基)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。

如上所述的經純化處理為冷卻至30℃，再減壓蒸餾除去溶劑和過量的環氧氯丙烷(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1倍摩爾四氯化硅與2倍摩爾環氧氯丙烷反應，生成硅酸雙酯后，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。

本發明阻燃劑二[三(二氯丙氧基)硅酰氧基]乙烷為黃色透明液體，產率為89.3％～93.4％，其閃點(開口杯)：198±5℃，折光率：n_D²⁵=1.4158，密度(25℃)：1.3549g／cm³。其適合作為聚氯乙烯、聚乙烯醇、環氧樹脂、不飽和樹脂和聚氨酯等材料的阻燃劑之用。

阻燃劑二[三(二氯丙氧基)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本發明阻燃劑二[三(二氯丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物含有硅與氯兩阻燃元素，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。