一种硅、氮、卤多元素协同阻燃剂化合物的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硅、氮、卤多元素协同阻燃剂化合物的制备方法，具体涉及异氰脲 酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯的制备方法。该化合物适合用作聚氯乙烯、 聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等的阻燃增塑剂。
【背景技术】
[0002] 随着欧盟实施电子产品阻燃无卤化法规的推进，我国于2007年7月1日推出了相 应的阻燃法规，从而极大地促进了我国阻燃剂新品种的研宄开发。初步无卤阻燃的主要途 径是在基材中添加氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌和膨胀石墨等，但因其阻燃效能低，需要很 大的填充量才能达到较好的阻燃效果，往往会使基材的力学性能降低。此外，虽然磷氮类阻 燃剂的阻燃效能较高，但大多存在易迀出、易吸潮及加工性能差等不足。所以，虽然无卤化 的呼声日益高涨，但是现阶段无卤阻燃剂的发展还难以满足社会的需要，卤系阻燃剂仍将 在阻燃领域占据着重要的地位。同时，开发多阻燃元素协同的含卤阻燃剂，通过提高阻燃效 能，从而减少在基材中的添加量，以达到降低卤含量的目的，是一个很有现实应用意义的课 题。
[0003] 本发明公开了一种以异氰脲酸三缩水甘油酯（TGIC)、二甲基二卤硅烷、二卤丙醇 为主要原料制备硅、氮、卤多元素协同阻燃剂异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤 丙基）酯化合物的方法。本发明阻燃剂具有多重阻燃机理作用，其中硅元素能生成致密的 硅炭层，氮元素膨胀阻燃，卤元素气相阻燃，多种阻燃元素协同阻燃能产生优异的阻燃效 果。本发明阻燃剂为多种阻燃元素协同阻燃，其阻燃效能高，成炭效果好，应用范围广，有很 好的应用开发前景。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提出异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯化合 物的制备方法，其阻燃效能高，工艺简单，设备投资少，易于规模化生产，且原料廉价易得， 成本低廉，可克服现有技术中的不足。
[0005] 该方法为：
[0006] 氮气置换掉反应器内的空气，加入异氰脲酸三缩水甘油酯、有机溶剂及相对于异 氰脲酸三缩水甘油酯3倍摩尔的二甲基二卤硅烷，搅拌溶解，升温至70°C~100°C，保温反 应5~8h ;降温至40°C以下，滴加一定摩尔的二卤丙醇，以滴加速度控制反应温度不高于 60°C，滴完后在70°C~IKTC下反应5~8h ;待卤化氢气体放完后，加入相对于产物理论质 量克数1 %~5%的三聚氰胺，调节体系pH至5~6,抽滤，滤液减压蒸馏除去溶剂、过量的 二卤丙醇（回收使用）及少量低沸点物，再加入体积毫升数相对于产物理论质量克数1~ 3倍的石油醚，搅拌0. 5h，静置，分出下层料液，再减压蒸馏除去料液中少量的石油醚，得异 氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯。
[0007] 如上所述的有机溶剂为二氧六环、二氯乙烷、乙腈或二乙二醇二甲醚，其用量体积 毫升数是异氰脲酸三缩水甘油酯质量克数的5~15倍。
[0008] 如上所述的一定摩尔的二卤丙醇是异氰脲酸三缩水甘油酯：二甲基二卤硅烷： 二卤丙醇摩尔比为1 : 3 : 3~1 : 3 : 4。
[0009] 如上所述的二卤丙醇是1，3-二溴-2-丙醇、2, 3-二溴-1-丙醇、1，3-二溴-2-丙 醇和2, 3_二漠-1-丙醇的混合物、1，3_二氣_2_丙醇、2, 3_二氣-1-丙醇或1，3_二 氯-2-丙醇和2, 3-二氯-1-丙醇的混合物。
[0010] 如上所述的二甲基二卤硅烷为二甲基二氯硅烷或二甲基二溴硅烷。
[0011] 本发明的异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯为无色或浅黄色液 体。其适合用作聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等材料的阻燃增塑剂。该异氰脲 酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯的制备工艺原理如下式所示：
[0012]
【主权项】
1. 一种硅、氮、卤多素协同阻燃剂异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯 化合物的制备方法，其特征在于，该方法为： 氮气置换掉反应器内的空气，加入异氰脲酸三缩水甘油酯和有机溶剂，再加入相对于 异氰脲酸三缩水甘油酯3倍摩尔的二甲基二卤硅烷，搅拌溶解，升温至70°C~KKTC，保温 反应5~8h ;降温至40°C以下，滴加相对于异氰脲酸三缩水甘油酯3~4倍摩尔的二卤丙 醇，以滴加速度控制反应温度不高于60°C，滴完后在70°C~IKTC下反应5~8h ;待卤化氢 气体放完后，加入相对于产物理论质量1 %~5%的三聚氰胺，调节体系pH至5~6,抽滤， 滤液减压蒸馏除去溶剂、过量的二卤丙醇及少量低沸点物，再加入体积毫升数相对于产物 理论质量克数1~3倍的石油醚，搅拌0. 5h，静置，分出下层料液，再减压蒸馏除去料液中的 少量石油醚，得异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯。
2. 根据权利要求1所述异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯的制备方 法，其特征在于，所述的有机溶剂为二氧六环、二乙二醇二甲醚、乙腈或二氯乙烷，其用量体 积毫升数是异氰脲酸三缩水甘油酯质量克数的5~15倍。
3. 根据权利要求1所述异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯的制 备方法，其特征在于，所述的二齒丙醇是1，3-二溴-2-丙醇、2, 3-二溴-1-丙醇、1，3-二 溴-2-丙醇和2, 3-二溴-1-丙醇的混合物、1，3-二氯-2-丙醇、2, 3-二氯-1-丙醇或1， 3-二氣-2-丙醇和2, 3_二氣-1-丙醇的混合物。
4. 根据权利要求1所述异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯的制备方 法，其特征在于，所述的二甲基二卤硅烷为二甲基二氯硅烷或二甲基二溴硅烷。
5. 根据权利要求1所述异氰脲酸三（二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基）酯的制备方 法，其特征在于，所述的滤液减压蒸馏除去溶剂、过量的二卤丙醇为减压蒸馏出的溶剂及二 卤丙醇回收利用。
【专利摘要】本发明涉及一种硅、氮、卤多元素协同阻燃剂化合物的制备方法，该化合物的结构如下式所示：式中m＝1时n＝0，m＝0时n＝1；X＝Cl或Br；Y＝Cl或Br；OC3H5Y2为OCH(CH2Br)2、OCH2CHBrCH2Br、OCH(CH2Cl)2或OCH2CHClCH2Cl。制备方法为：于有机溶剂中，异氰脲酸三缩水甘油酯与二甲基二卤硅烷在70℃～100℃反应5～8h；再滴加二卤丙醇，在70℃～110℃反应5～8h，经纯化处理得异氰脲酸三(二甲基二卤丙氧基硅酰氧基卤丙基)酯。本发明阻燃剂阻燃效能高，成炭效果好，适合用作聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等的阻燃增塑剂，并且生产工艺简单，成本低，易于实现工业化生产。
【IPC分类】C07F7-18, C08K5-544, C08L27-06
【公开号】CN104744504
【申请号】CN201510102137
【发明人】王彦林, 张元新, 杨海军
【申请人】苏州阳桥化工科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月6日