[发明专利]一种阻燃硅烷交联剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂加工助剂领域，具体是一种阻燃硅烷交联剂及其制备方法。

背景技术

高分子材料具有轻质、高强、耐腐蚀、绝缘、耐热、弹性好、耐辐射、透明、易加工等特点，以塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等形式成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。但大多数高分子材料易燃及离火后持续燃烧、容易引发火灾，这一缺点使其在应用过程中存在着极大的安全隐患，严重威胁人民群众生命和财产安全。因此，改善高分子材料的阻燃性能是防止和减少火灾事故的战略性措施之一，具有重要的理论和实际意义。

鉴于采用添加型无机和有机阻燃剂往往造成材料综合性能下降以及卤族元素在燃烧时会生成较多的烟、腐蚀性气体和某些致癌产物的事实，将非卤阻燃元素引入分子链中，赋予高分子材料持久阻燃功能(即本征阻燃性)已成为一种有效解决途径。但目前为获得一定阻燃效果，主要依靠提高单一阻燃元素用量，导致引入过多化学弱键，造成材料耐热等性能的明显下降。因此，必须设法降低阻燃元素构成的化学弱键含量才有可能减小其对材料耐热性能等造成的负面影响，相关的途径主要包括：发挥多种阻燃元素协同阻燃功能、赋予阻燃元素和(或)树脂特殊化学结构。

发明内容

本发明的目的是提出一种阻燃硅烷交联剂及其制备方法，以DPPA、DAPO和硅烷偶联剂为原料，以偶氮类、过氧类化合物或叔胺为催化剂，在一定温度下使DPPA和(或)DAPO与硅烷偶联剂发生加成或取代反应，进一步经过分离、提纯得到有机无卤阻燃剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种阻燃硅烷交联剂，具有以下结构中的一种或几种：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄为纯烃基或含苯环、酯基、羟基、醚键或环己基结构的烃基，X为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、异丙氧基、乙酰氧基、叔丁氧基中的任意一种。

优选地，所述R₁、R₂、R₃、R₄的结构式为

中的任意一种（结构式右端与硅烷相连接）。

上述阻燃硅烷交联剂的制备方法，包括如下步骤：

1）在惰性气体保护下，将含磷氮杂环反应物溶于有机溶剂中，然后加入硅烷偶联剂和相应催化剂，在25～150℃搅拌反应0.5～24小时，得到反应液；

2）将反应液先过滤或旋转蒸发，然后洗涤并干燥后，获得目的产物。

优选地，所述含磷氮杂环反应物为5,10-二氢-苯基膦嗪-10-氧化物（DPPA）和/或9,10-二氢-9-氮杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DAPO），DPPA和DAPO的结构式分别如下：

优选地，所述硅烷偶联剂与含磷氮杂环反应物的摩尔比例为（2.5～2）：1；催化剂与含磷氮杂环反应物的质量比例为（0.005～0.1）：1；每克含磷氮杂环反应物中加入溶剂的体积为0.5～15ml。

优选地，所述催化剂先溶于有机溶剂，再将硅烷偶联剂和催化剂溶液在0.5~2h内滴加到反应体系中。

优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基、环氧基和氯烃基硅烷偶联剂中的一种或几种。

优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、苯乙烯乙基三甲氧基硅烷、（3-丙烯酰氧丙基）三甲氧基硅烷、（3-甲基丙烯酰氧丙基）三甲氧基硅烷、（3-甲基丙烯酰氧丙基）三乙氧基硅烷、（3-甲基丙烯酰氧丙基）三异丙氧基硅烷、（3-环氧丙氧丙基）三甲氧基硅烷、（3-环氧丙氧丙基）三乙氧基硅烷、（3-环氧丙氧丙基）甲基二甲氧基硅烷、2-（3,4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、2-（3,4-环氧环己基）乙基三乙氧基硅烷、（氯甲基）苯乙基三甲氧基硅烷、（对-氯甲基）苯基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷中的任意一种或几种。

优选地，所述催化剂为偶氮类、过氧化物类或叔胺类催化剂。