[发明专利]一种阻燃剂硅酸二(三溴苯基)二氯乙酯化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂硅酸二(三溴苯基)二氯乙酯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

随着日益严格的阻燃立法、行业指令的相继出台以及环保意识的增强，全球阻燃剂的消费量快速增长，尤其是对新型、高效与环保型阻燃剂具有更加迫切的需求。

目前卤系阻燃剂是应用范围最广，综合性价比最高的一类有机阻燃剂，但一般含卤阻燃材料发生火灾时会释放出大量烟雾、二噁喑等有害气体，特别是欧盟对卤系阻燃剂发出限令之后，给卤系阻燃剂的前景蒙上了一层阴影。不过，由于卤系阻燃剂综合性价比高，应用技术已很成熟，在很多应用领域里目前还难于找到合适的卤系阻燃剂替代品，不过逐步实现阻燃剂的无卤化和环保化，已是明确的研究趋势。但总的发展趋势是无卤化的呼声虽高，但无卤化的进程不会太快，也即阻燃剂的无卤化将是一个比较漫长的过程。同时开发高效卤系阻燃剂减少阻燃剂的添加量以达到减少燃烧时所放出的卤化氢的量及减少对材料机械加工性能的影响已是研究的重要方向之一。

能源的紧张促进了光伏产业的发展，同时多晶硅产业产生大量的副产物四氯化硅无法处理，因此四氯化硅的综合利用已经成为制约我国光伏产业的瓶颈技术，而四氯化硅中的氯和硅都是可利用的有效阻燃元素。硅系阻然剂本身具有优异的热稳定性、防熔体滴落和阻燃抑烟性能，是目前低烟、低毒阻燃材料开发的重点之一。把硅、溴、氯三个优良的阻燃元素设计在同一分子结构中，产生协同阻燃效应，就能发挥理想的阻燃效果；阻燃剂分子结构中引入了芳溴结构，芳溴结构具有电子结构的多向性及与聚氯乙烯等结构的相似性，可增加该阻燃剂与聚氯乙烯等高分子材料的相容性。为了达到上述目的，推动科技的发展，本发明用四氯化硅为原料制备了溴、硅、氯三元素协同阻燃剂，其具有优良的增塑性和成炭防滴落作用。本发明为市场急需提供了一种高效阻燃剂新品种，具有较好的社会经济效益。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种阻燃剂硅酸二(三溴苯基)二氯乙酯化合物。其物理化学性能稳定，硅、溴、氯三元素协同阻燃效能高，耐热性好，与高分子材料相容性好，而且具有成炭防滴落作用，可克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种阻燃剂硅酸二(三溴苯基)二氯乙酯化合物，其特征在于，该化合物结构如下式所示：

本发明的另一目的在于提出一种阻燃剂硅酸二(三溴苯基)二氯乙酯的制备方法，其原料廉价易得，工艺简单，易于规模化生产，技术方案如下：

如上所述硅酸二(三溴苯基)二氯乙酯的制备方法，其特征在于，该方法为：

在搅拌下，用冰水浴冷却，在氮气保护下，向四氯化硅的有机溶液中液面下通入等摩尔的环氧乙烷，以通入速度控制温度在20℃以下，通完后，再加入两倍摩尔的三溴苯酚，升温至65-90℃，保温反应3-6h，待氯化氢放完后，降温至30℃，液面下再通入一定摩尔比的环氧乙烷，以通入速度控制不超过35℃，而后30min升温至40-60℃，保温反应2-4h，使反应液的pH值达到5～6，减压蒸馏除去溶剂(回收使用)和少量低沸点物，得产品硅酸二(三溴苯基)二氯乙酯。

如上所述的一定摩尔比为四氯化硅∶环氧乙烷(第一次通入)∶三溴苯酚∶环氧乙烷(第二次通入)的摩尔比为1∶1∶2∶1-1∶1∶2∶2。

如上所述的四氯化硅的有机溶液其有机溶剂为二氧六环、甲苯、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烷或乙二醇二甲醚。

发明人研究中发现其加料顺序，先让1mol的环氧乙烷与1mol的四氯化硅反应，再与2mol三溴苯酚反应，然后再与足量的环氧乙烷反应，对于反应活性的利用及控制是很必要的。三溴苯酚在四氯化硅的有机溶液中分散性差，反应活性低，与四氯化硅需在较高的温度下反应，而四氯化硅在高温下极易挥发，难于控制。而环氧乙烷反应活性较高，在较低的温度下就能和四氯化硅迅速完全反应，1mol环氧乙烷要和1mol四氯化硅反应后，生成硅酸单酯，就克服了四氯化硅的挥发问题，也提高了体系对三溴苯酚的溶解分散性。经研究发现苯酚反应活性较高，可以和四氯化硅在较低的温度下顺利反应，但是苯酚的结构中没有阻燃元素，其产品的阻燃性能不高。