[发明专利]一种阻燃剂硅酸三(氯丙基)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(氯丙基)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

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们的安全意识逐渐增强。由于广泛使用的高分子材料大多具有易燃性，常会引发火灾，给人们的生命财产安全带来严重威胁。为了防止或减轻火灾所造成的伤害，人们不断寻找各种新型高效阻燃剂。其中卤系阻燃剂发展历史悠久，应用技术成熟，综合性价比高，并已得到广泛的应用。虽然卤系阻燃剂燃烧时存在有放出卤化氢的缺点，但在很多领域里目前还很难找到卤系阻燃剂理想的替代物，因此对高效卤系阻燃剂的开发成为研究的重要课题。

本发明是用多晶硅产业的副产物四氯化硅为主要原料合成一种分子内具有硅、氯、溴三重阻燃元素的阻燃剂，硅、氯、溴三元素以不同的机理气固相协同阻燃产生协同阻燃增效作用，使产品具有高效阻燃性；由于该阻燃剂分子结构中引入了芳溴结构，其中溴元素具有很好的阻燃作用，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，因而可增加该阻燃剂与聚氯乙烯等高分子材料的相容性；分子结构中的硅元素使该阻燃剂受热时可生成致密的硅碳层，具有优良的成炭作用，能有效防止材料受热熔融滴落而产生的二次燃烧。本发明为满足市场的需求开辟了一个廉价优良的阻燃剂新品种，其合成工艺可产生较好的环境效益，符合友好阻燃剂的发展方向，具有很好的经济意义和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三(氯丙基)三溴苯酯化合物。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：

一种阻燃剂硅酸三(氯丙基)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n为0-3的整数。

本发明的另一目的在于提出一种阻燃剂硅酸三(氯丙基)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，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，再加入等摩尔的三溴苯酚，升温至50-70℃，保温反应2-4h，待氯化氢放完后，降温至30℃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40℃，而后40min升温至45-70℃，保温反应3-6h，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，得产品硅酸三(氯丙基)三溴苯酯。

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∶1∶2-1∶1∶1∶3。

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

发明人研究中发现苯酚反应活性较高，在较低的温度下与四氯化硅就可以顺利反应，但是苯酚的结构中没有阻燃元素，其产品的阻燃性能不高。而三溴苯酚为固体，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的环氧丙烷与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。

本发明硅酸三(氯丙基)三溴苯酯为淡黄色液体，其产率为96.0％～98.7％，闪点(开口杯)：228±5℃，分解温度：265±5℃，密度：1.784g/cm³(25℃)，折光率：n_D²⁵＝1.5794。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，该硅酸三(氯丙基)三溴苯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0-3的整数。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

①本发明硅酸三(氯丙基)三溴苯酯化合物，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。