阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯化合物及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：其式中-OC3H6Br为2-溴-1-丙氧基或1-溴-2-丙氧基或2-溴-1-丙氧基和1-溴-2-丙氧基的混合体。制备方法为：在25℃以下，向四氯化硅的有机溶液中滴加等摩尔溴丙醇，于45℃反应2h；再滴入相对于四氯化硅0.5倍摩尔的乙二醇，在55-75℃反应6-10h；再降温至40℃以下，滴加相对于四氯化硅2-3倍摩尔溴丙醇，在65-85℃反应6-10h；再加入少量缚酸剂，保温搅拌1h，经纯化处理，得阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯；本发明化合物适合用作聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂和不饱和树脂等材料的阻燃剂，且制备工艺简单，成本低，易于实现工业化生产。
【专利说明】阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯化合物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯化合物及其制备方法，具体涉及一种阻燃剂二 [三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物及其制备方法，该化合物可用作聚氯乙烯、不饱和聚酯、聚氨酯和环氧树脂等材料的阻燃剂。
【背景技术】
[0002]目前有机合成高分子材料应用非常广泛，且其大多具有易燃性，据统计，多年来发生的火灾大多直接或间接与易燃材料有关，因此促进了阻燃剂或阻燃材料的研究。在材料中加入阻燃剂是实现阻燃防火的一种有效方法，传统的卤系阻燃剂在材料燃烧时会释放有害气体。随着环保意识的增强，卤系阻燃剂备受压力，然而在一些使用卤系阻燃剂的领域，近时还很难找到合适的替代品。开发卤系阻燃剂，提高卤系阻燃剂的效能，通过减少阻燃剂在材料中的加入量以降低燃烧时产生的毒性，已成为研究的重要方向之一。通过阻燃剂的复配可以提高卤系阻燃剂的效能，在同一分子中嵌入多种阻燃元素协同阻燃也是实现高效阻燃的更有效的途径。因而对多元素协同卤系阻燃剂的开发研究已成为研究的热门课题。
[0003]本发明阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯含有硅和溴两种阻燃元素，在材料燃烧时，分子结构中的硅元素可生成致密的硅炭层，溴元素与助阻燃剂三氧化二锑协同阻燃效果成倍增加，综合协同阻燃增效作用非常显著。本发明阻燃剂制备原料利用了多晶硅的副产物四氯化硅，为解决四氯化硅的污染问题开辟了一条有效途径。本发明合成工艺环境友好，符合阻燃剂的发展方向，其产品阻燃效能高，具有十分广阔的应用开发前景。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提出用四氯化硅制备一种阻燃剂二 [三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物。其物理化学性能稳定，耐热性好，与高分子材料相容性好，而且具有增塑和成炭防滴落作用，可克服现有技术中的不足。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案:
[0006]阻燃剂二 [三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物，其特征在于，该化合物结构如
下式所示:
[0007]
(BrC3H6O^SiOCH2CH2OS1-(OC3H6Br)3
[0008]其式中-OC3H6Br为2_溴_1_丙氧基或1-溴_2_丙氧基或2_溴_1_丙氧基和1-溴-2-丙氧基的混合体。
[0009]本发明的另一目的在于提出一种阻燃剂二 [三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其原料廉价易得，工艺简单，设备投资少，易于规模化生产，该方法为:
[0010]用氮气置换掉反应容器内的空气，加入有机溶剂和四氯化硅，在搅拌下，用冷水浴冷却，使反应体系温度降低到25°c以下，滴加与四氯化硅等摩尔的溴丙醇，滴加过程控制反应温度不高于30°C，滴完后，升温至45°C，保温反应2h ;待HCl气体放完后，再滴入相对于四氯化硅0.5倍摩尔的乙二醇，以滴加速度控制反应温度不高于50°C，滴完后升温至55-75°C，反应6-10h ;待HCl气体放完后，再将体系降温至40°C以下，滴加相对于四氯化硅2-3倍摩尔的溴丙醇，以滴加速度控制反应温度不高于55°C，滴完后，将体系温度升至65-85°C，保温反应6-10h ;待HCl气体放完后，再加入产品理论质量(g)2% -5%的缚酸剂，保温搅拌lh，检测溶液PH=5-6为反应终点。经纯化处理，得阻燃剂二 [三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷。
[0011]如上所述的溴丙醇为2-溴丙醇、1-溴-2-丙醇或2-溴丙醇和1-溴-2-丙醇的混合物。
[0012]如上所述的有机溶剂为乙腈、二氧六环、四氯化碳、二氯乙烷或乙二醇二甲醚，其有机溶剂体积(ml)的量为四氯化硅质量(g)的3-4倍。
[0013]如上所述的缚酸剂为三聚氰胺。
[0014]如上述的经纯化处理为冷却至30°C，过滤，滤液减压蒸馏除去溶剂和过量的溴丙醇(回收使用)及少量低沸点物，而后降温到60°C，再加入产品理论质量(g) 2-3倍体积(ml)的石油醚洗涤，搅拌0.5h，转移至分液漏斗中静置分层，分出下层料液，减压蒸馏除去少量的石油醚。
[0015]如上所述的石油醚为石油醚的沸程在60_90°C或90_120°C。
[0016]发明人研究中发现乙二醇和四氯化硅很难溶合反应，呈果冻状不易扩散，且提高反应温度四氯化硅的挥发量又会增加，因此选用了先让四氯化硅与等摩尔溴丙醇反应，生成硅酸单酯后，再与乙二醇反应，克服了乙二醇和四氯化硅不易溶合的难题，也克服了四氯化硅高温易挥发的问题。
[0017]本发明公开的阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯为黄色透明液体，其产率为87.4%~94.5%0 其闪点(开口杯):203±5°C，密度(25 °C ):1.647g / cm3，折光率:nD25=l.4252 ;其适合作为聚氯乙烯、不饱和聚酯、聚氨酯和环氧树脂等材料的阻燃剂之用。
[0018]阻燃剂乙二氧撑双硅酸溴丙酯的制备工艺原理如下式所示:
[0019]
【权利要求】
1.一种阻燃剂二 [三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示:(BrC3H6O^SiOCH2CH2OS1-(OC3H6Br)3 其式中-OC3H6Br为2-溴-1-丙氧基或1-溴丙氧基或2-溴-1-丙氧基和1-溴_2_丙氧基的混合体。
2.根据权利要求1所述二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于，该方法为: 用氮气置换掉反应容器内的空气，加入有机溶剂和四氯化硅，在搅拌下，用冷水浴冷却，使反应体系温度降低到25°C以下，滴加与四氯化硅等摩尔的溴丙醇，滴加过程控制反应温度不高于30°C，滴完后，升温至45°C，保温反应2h ;待HCl气体放完后，再滴入相对于四氯化硅0.5倍摩尔的乙二醇，以滴加速度控制反应温度不高于50°C，滴完后升温至55-75°C，反应6-10h ;待HCl气体放完后，再将体系降温至40°C以下，滴加相对于四氯化硅2-3倍摩尔的溴丙醇，以滴加速度控制反应温度不高于55°C，滴完后，将体系温度升至65-85°C，保温反应6-10h ;待HCl气体放完后，再加入产品理论质量(g)2% -5%的缚酸剂，保温搅拌lh，检测溶液PH=5-6为反应终点；经纯化处理，得阻燃剂二 [三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷。
3.根据权利要求2所述二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于:所述的溴丙醇为2-溴丙醇、1-溴-2-丙醇或2-溴丙醇和1-溴-2-丙醇的混合物。
4.根据权利要求2所述的阻燃剂二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于:所述的有机溶剂为乙腈、二氧六环、二氯乙烷、四氯化碳或乙二醇二甲醚，其有机溶剂体积(ml)的量为四氯化硅质量(g)的3-4倍。
5.根据权利要求2所述的阻燃`剂二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于:所述的滴加溴丙醇分为两次滴加。
6.根据权利要求2所述的阻燃剂二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于:所述的缚酸剂为三聚氰胺。
7.根据权利要求2所述的阻燃剂二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于:所述的经纯化处理为冷却至30°C，过滤，滤液减压蒸馏除去溶剂和过量的溴丙醇及少量低沸点物，而后降温到60°C，再加入产品理论质量(g) 2-3倍体积(ml)的石油醚洗涤，搅拌0.5h，转移至分液漏斗中静置分层，分出下层料液，减压蒸馏除去少量的石油醚。
8.根据权利要求7所述的阻燃剂二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于:所述的石油醚为石油醚的沸程在60-90°C或90-120°C。
9.根据权利要求7所述的阻燃剂二[三(溴丙氧基)硅酰氧基]乙烷的制备方法，其特征在于:所述的减压蒸馏为收集的溶剂或溴丙醇回收使用。
【文档编号】C08K5/5415GK103554156SQ201310557110
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】王彦林, 董信, 刘芳 申请人:苏州科技学院相城研究院