[发明专利]一种阻燃剂三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷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三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷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

随着合成高分子材料的广泛应用，由于其大多具有易燃性，经常引起火灾，给人们的生命财产安全会带来严重威胁，又加上国家阻燃立法、行业指令的相继出台，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。又随着阻燃剂消费量快速增长、应用技术的成熟和社会环保意识的增强，人们总希望有新型高效、低毒及价格低廉的阻燃剂在市场上出现。因而对多元素协同阻燃剂的开发已成为热点研究课题。

本发明公开了以多晶硅产业的副产物四氯化硅为原料制备硅、卤多元素协同阻燃增塑剂三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷的方法，为解决多晶硅副产物四氯化硅综合利用的难题提出了一个有效的方法，又开辟了一个廉价优良的阻燃增塑剂新品种。该阻燃剂把硅、卤多种阻燃元素设计在同一分子结构中，相互产生协同阻燃增效作用，有很好的阻燃效果；阻燃剂分子结构中引入了多芳溴结构，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，使得该阻燃剂与聚氯乙烯等高分子材料有较好的相容性。本发明具有很好的环境效益，还具有很好的社会经济效益。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种阻燃剂三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷化合物。其物理化学性能稳定，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：

一种阻燃剂三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷化合物，其特征在于，该化合物结构如下式所示：

其式中X＝Cl或Br

本发明的另一目的在于提出一种阻燃剂三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷的制备方法，其原料廉价易得，工艺简单，易于规模化生产，技术方案如下：

如上所述三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷的制备方法，其特征在于，该方法为：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卤代乙醇，滴加过程控制温度在5℃以下，滴完后，1h升温到20℃，保温反应1h，待氯化氢放完后，再加入三倍摩尔的三溴苯酚，升温至70-100℃，保温反应6-9h，待氯化氢放完后，降温至40℃以下，液面下通入环氧乙烷除掉微量游离的酸，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，得产品三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷。

如上所述的卤代乙醇为氯乙醇或溴乙醇。

如上所述的四氯化硅的有机溶液其有机溶剂为二氧六环、四氯乙烷、乙腈、乙二醇二甲醚或二乙二醇二甲醚。

如上所述的液面下通入环氧乙烷为环氧乙烷是缚酸剂。

发明人研究中发现其加料顺序，先让1mol的卤代乙醇与1mol的四氯化硅反应，再与3mol三溴苯酚反应，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。而卤代乙醇反应活性较高，在较低的温度下就能和四氯化硅迅速完全反应，1mol卤代乙醇和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。

本发明三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷为淡黄色固体，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，其产率为96.2％～98.8％；三(三溴苯氧基)氯乙氧基硅烷：熔点：165℃，闪点(开口杯)：200±5℃，分解温度：240±5℃；三(三溴苯氧基)溴乙氧基硅烷：熔点：172℃，闪点(开口杯)：216±5℃，分解温度：255±5℃。

该三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷的合成工艺原理如下式所示：

其式中X＝Cl或Br

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

①本发明三(三溴苯氧基)卤乙氧基硅烷化合物，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。

②本发明化合物分子中硅、卤协同阻燃效能高，其中硅元素具有成炭作用，从而有效防止材料受热熔融滴落而产生的二次燃烧，并且化合物还具有一定的增塑作用，可减少增塑剂的添加量。