[发明专利]一种阻燃剂硅酸二(三溴苯基)二氯丙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)二氯丙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

由于易燃性的塑料、橡胶和纤维等高分子材料的广泛应用，从而促进了阻燃技术的研究和阻燃增塑剂产业的快速发展。阻燃增塑剂是具有阻燃功能又有增塑作用的塑料加工助剂，它能克服由于增塑剂的加入使高分子材料更易燃的问题。目前市场上对新型高效、低毒、价廉的阻燃增塑剂的需求有很强的急迫性，为此对阻燃增塑剂特别是对多元素协同增效阻燃增塑剂的开发已成为热点研究课题。由于硅系阻燃增塑剂具有抑烟及促进成炭的优异性能而得到人们的重视，但一般硅系阻燃剂价格高，其应用受到了限制，而光伏产业的发展需求大量的多晶硅，在多晶硅的生产中要产生大量的四氯化硅副产物，四氯化硅的利用给硅系阻燃剂的生产提供了廉价的原料，又可解决多晶硅产业副产物的综合利用问题。

本发明公开了以四氯化硅为原料制备硅、溴、氯协同阻燃增塑剂硅酸二(三溴苯基)二氯丙酯的方法。把硅、溴、氯三个优良的阻燃元素设计在同一分子结构中，产生协同阻燃增效作用。阻燃剂分子结构中引入了两个芳溴结构，其中溴的含量较高，使阻燃效能更高，并且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。本发明为解决四氯化硅综合利用的难题开辟了一条有效途径，又开发了一种廉价优良的阻燃增塑剂新品种，具有很好的环境效益和社会经济效益，有十分广阔的开发前景。

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)二氯丙酯化合物。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，而且具有增塑和成炭防滴落作用，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)二氯丙酯化合物，其特征在于，该化合物结构如下式所示：

其式中n为0-2的整数。

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

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滴加等摩尔的环氧丙烷，以滴加速度控制温度在30℃以下，滴完后，在30℃保温反应30min，再加入两倍摩尔的三溴苯酚，升温至70-100℃，保温反应3-6h，待氯化氢放完后，降温至40℃以下，再滴加一定摩尔比的环氧丙烷，以滴加速度控制温度不超过50℃，而后50min升温至60-85℃，保温反应4-6h，使反应液的pH值达到5～6，蒸馏出过量的环氧丙烷(回收使用)，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)二氯丙酯。

如上所述的一定摩尔比为四氯化硅∶环氧丙烷(第一次滴加)∶三溴苯酚∶环氧丙烷(第二次滴加)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、乙二醇二甲醚或二乙二醇二甲醚。

发明人研究中发现固体三溴苯酚在四氯化硅的有机溶液中分散性差，反应活性低，提高反应温度又会增加四氯化硅的挥发量，因此选用了先让1mol的环氧丙烷与1mol的四氯化硅反应，生成硅酸单酯，再与2mol三溴苯酚反应，改善了三溴苯酚在有机溶液中的分散性，并可以在较高的温度下反应，克服了四氯化硅的挥发性。

本发明公开的硅酸二(三溴苯基)二氯丙酯为淡黄色粘稠液体，其产率为97.3％～98.5％，闪点(开口杯)：262±5℃，分解温度为290±5℃，密度：2.072g/cm³(25℃)，折光率：n_D²⁵＝1.6641。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，该硅酸二(三溴苯基)二氯丙酯的合成工艺原理如下式所示：

其式中m为0-1的整数，n为0-2的整数。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

①本发明硅酸二(三溴苯基)二氯丙酯化合物，其物理化学性能稳定，分解温度高，与高分子材料相容性好，能适应于工程塑料的高温加工。