[發明專利]有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二硅籠醇酯化合物及其制備方法

在審

• 申請號: 201811299136.1
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109400653A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉垚;曹東東;王彥林
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C07F9/6596
• 分類號: C07F9/6596;C08K5/5419;C08L67/00;C08L77/00;C08L75/04;C08L63/00;C08L23/00;C08L23/12
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本發明涉及一種有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二硅籠醇酯化合物及其制備方法，該化合物結構如下式所示：制備方法為：在有機溶劑中，苯基膦酰二氯或苯基膦酸二甲酯與2倍摩爾的甲基硅酸季戊四醇酯反應，經純化處理，得苯基膦酸二硅籠醇酯。本發明化合物含有硅、磷雙重阻燃元素，阻燃性能優良，成炭性好，適合用作聚酯、聚酰胺、聚氨酯、環氧樹脂、不飽和樹脂、聚烯烴等材料的阻燃成炭劑。并且制備方法為一步反應，工藝簡單，設備投資少，易于實現工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二硅籠醇酯化合物及其制備方法，具體涉及一種有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二{1-甲基-1-硅雜-2，6，7-三氧雜雙環[2，2，2]辛烷基-(4)-亞甲基}酯化合物及其制備方法，該化合物適合用作聚酯、聚酰胺、聚氨酯、環氧樹脂、不飽和樹脂、聚烯烴等材料的阻燃劑。

背景技術

隨著科技的進步，人們生活水平的快速提高，整個社會環保安全意識不斷提高，對阻燃劑的應用有了更高的追求，在要求提高阻燃效能的同時，更強調其無毒和環保性能，因而提出了阻燃劑無鹵化的要求，其中有機硅和有機磷阻燃劑都是市場急待開發的無鹵化替代品；從復配效應角度，設計在同一分子中含硅又含磷的化合物，即硅磷雙元素協同阻燃劑，燃燒時硅磷協效同能發揮優異阻燃效果，有很重要的研究開發意義。

本發明公開了一種有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二硅籠醇酯化合物及其制備方法。本發明是以甲基硅酸季戊四醇酯和苯基膦酰二氯或苯基膦酸二甲酯為原料，一步法制備該化合物，工藝簡單，設備投資少，操作方便，成本低，易轉化為工業化生產；本發明阻燃劑，具有含硅、磷雙重阻燃元素、阻燃效能高、成炭性好、結構對稱與材料相容性好、燃燒過程中不產生有毒氣體等優點。因此，本發明阻燃劑有非常好的應用開發前景。

發明內容

本發明的目的之一在于提出一種有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二硅籠醇酯化合物，該化合物具有含有硅、磷兩種阻燃元素、結構對稱、極性適中、與材料相容性好、燃燒過程中不產生有毒氣體等優點；適用于用作聚酯、聚酰胺、聚氨酯、環氧樹脂、不飽和樹脂、聚烯烴等材料的阻燃劑，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：

一種有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二硅籠醇酯化合物，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有機硅磷阻燃劑苯基膦酸二硅籠醇酯化合物的制備方法，其工藝簡單，易于規模化生產，且原料廉價易得，設備投資少，成本低廉。

該方法為：

在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器并接有干燥及氯化氫吸收裝置的反應器中，加入有機溶劑、甲基硅酸季戊四醇酯，升溫到35℃，在氮氣保護下，開始滴加苯基膦酰二氯，控制苯基膦酰二氯與甲基硅酸季戊四醇酯的摩爾比在1∶3-1∶3.4，滴完后，升溫至90-130℃，保溫反應4-8h，用縛酸劑調至pH＝6.5-8，冷卻至25℃，過濾，濾餅用產物理論質量克數2倍體積毫升數的冷水洗滌，烘干，得白色固體苯基膦酸二硅籠醇酯。

該方法還可為：

在裝有攪拌器、溫度計、分餾裝置的反應器中，加入甲基硅酸季戊四醇酯、有機溶劑和苯基膦酸二甲酯，控制苯基膦酸二甲酯與甲基硅酸季戊四醇酯的摩爾比為1∶2-1∶2.4，升溫到至100-140℃，分餾反應10-14h，整個過程控制塔頂溫度不高于65℃，使分出的甲醇達到理論量，停止反應，冷卻至25℃，過濾，濾餅用產品理論質量克數2倍體積毫升數的冷水洗滌，烘干，得白色固體苯基膦酸二硅籠醇酯。

如上所述的有機溶劑為乙二醇二乙醚、四氯乙烷、二乙二醇二甲醚或苯甲醚，其用量體積毫升數是甲基硅酸季戊四醇酯質量個數的4-6倍。

如上所述的縛酸劑為三乙胺、吡啶或N，N-二甲基苯胺。