[发明专利]一种阻燃剂硅酸三(二溴丙基)三溴苯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三(二溴丙基)三溴苯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

随着高分子材料工业的快速发展，其高分子材料在日常生活、制造及工程建设中得到了越来越广泛的应用，这些高分子材料易被引燃而发生火灾，严重危害到人们生命和财产的安全。因此促进了阻燃剂的研究和广泛应用。其中硅系阻然剂以其优异的热稳定性，有效的防熔体滴落和阻燃抑烟性能，而成为目前低烟低毒阻燃材料开发的新技术之一；溴系阻燃剂阻燃效率高、历史发展悠久、生产技术成熟，在很多领域中得到了广泛的应用，目前是全球产量最大的有机阻燃剂之一。此外，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。若把两种优异的阻燃元素设计到同一分子中，就会达到硅、溴协同阻燃的效果，因而开发新型、高效、环保型硅、溴协同阻燃剂是一个具有重要意义的课题。

本发明硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯阻燃剂分子中同时嵌入了硅、溴两种优异阻燃元素，两元素协同从不同的阻燃机理产生协同增效作用，其中硅元素可以在燃烧时形成致密的硅碳层，溴元素与助阻燃剂三氧化二锑可产生成倍的阻燃增效作用，从而可表现出较高的阻燃效能；另外所用的原料四氯化硅是多晶硅产业的副产物，为解决多晶硅副产物综合利用问题开辟了一个新的途径，又为市场增加了一个高效阻燃剂新品种，具有很好的环境及经济效益；分子中的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；该化合物含溴量高、阻燃效能高、用途广泛，有广阔的开发前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种阻燃剂硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯化合物。其物理化学性能稳定，溴含量高，硅、溴协同阻燃效能高，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：

一种阻燃剂硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯化合物，其特征在于，该化合物结构如下式所示：

其式中R₁＝H时R₂＝CH₂Br；R₁＝CH₂Br时R₂＝H。

本发明的另一目的在于提出一种阻燃剂硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯的制备方法，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，在氮气保护下，用冰水浴冷却，使反应体系温度降低到0℃，向四氯化硅的有机溶液中滴加等摩尔的二溴丙醇，滴加过程控制温度在8℃以下，滴完后，1h升温到35℃，保温反应1h，氯化氢放完后，再加入等摩尔的三溴苯酚，升温至50-80℃，保温反应2-4h，氯化氢放完后，降温至40℃以下，再滴加两倍摩尔的二溴丙醇，以滴加速度控制温度不超过50℃，滴完后，升温至50-70℃，保温反应3-5h，氯化氢放完后，降温至40℃以下，液面下通入环氧乙烷除掉反应液中微量的酸，检验反应液pH＝5-6时为终点，减压蒸馏除去溶剂(回收使用)及少量低沸点物，得产品硅酸三(二溴丙基)三溴苯酯。

如上所述的二溴丙醇为2，3-二溴-1-丙醇或1，3-二溴-2-丙醇。

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

如上所述的液面下通入环氧乙烷为环氧乙烷是缚酸剂。

发明人研究中发现带有阻燃元素的三溴苯酚为固体，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的二溴丙醇与1mol的四氯化硅反应，生成硅酸单酯，再与1mol三溴苯酚反应，改善了三溴苯酚的分散性，并可以在较高的温度下反应，克服了四氯化硅的挥发性。