[发明专利]苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物的制备方法，具体涉及一种阻燃剂苯基三(1-氧-1-甲基-4-乙基-1-磷杂-2，6-二氧杂-环己烷基-<4>-甲氧基)硅烷化合物的制备方法，该化合物含有磷、硅双重阻燃元素，磷硅协同有较高的阻燃效能，适合用作聚酯PBT、PET、聚氨酯、尼龙、环氧树脂、聚氯乙烯等材料的阻燃剂。

背景技术

随着科学技术的发展，合成高分子材料已广泛应用于人们生活的各个领域，但大多高分子材料是易燃的，经常引起火灾，对人们的生命财产造成严重的威胁。为了减少火灾的发生，阻燃剂的研究与应用得到了迅速的发展。随着人们生活水平的提高和环保意识的不断增强，对阻燃剂又提出了更加严格的要求，即朝着高效、低烟和低毒的方向发展。因此促进了有机磷系和有机硅系阻燃剂的快速发展。有机磷系阻燃剂在燃烧时会分解出磷酸、聚磷酸等强酸促进材料的脱水成炭，并且在材料表面能形成一层聚磷酸保护膜，起到隔热绝氧作用；有机硅系阻燃剂本身也是一种成炭剂，它在燃烧时可以大大增强炭层的热稳定性。在含磷阻燃剂中引入硅后，由于磷硅具有协同阻燃效应，可充分发挥其优良的阻燃效果。因此有机磷硅协效阻燃剂是很有应用前景，且备受青睐的环境友好阻燃剂。

本发明公开了一种阻燃剂苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物的制备方法。该化合物分子结构中含有磷、硅两种优秀的阻燃元素，高温下，磷会催化促进炭的形成，而硅则增加炭层的热稳定性，因硅与碳同族会生成更致密的硅炭层，从多重阻燃机理发挥阻燃增效作用；其稳定性好，与材料的相容性好，适用范围广泛，是一种高效、抑烟、低毒的阻燃剂，具有市场急需性，有很好的应用和开发前景。

发明内容

本发明的目的在于提出一种阻燃剂苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物的制备方法，其工艺简单、设备投资少、易于规模化生产，可克服现有技术中的不足。其技术方案如下：

该方法为：

在装有搅拌器、温度计、高效分馏装置的反应器中，用氮气置换掉反应器内的空气，控制苯基三甲氧基硅烷与1-氧-1-甲基-4-乙基-4-羟甲基-2，6-二氧杂-1-磷杂环己烷(简称：4-羟甲基-4-乙基-环状甲基膦酸酯)摩尔比为1∶3-1∶3.6，再加入有机溶剂和催化剂，升温到100-160℃，控制分馏柱顶温度不高于65℃，分馏出生成的甲醇，分馏反应11-17h，直到生成的甲醇达到理论量，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，经纯化处理，得苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯，该化合物的结构如下式所示：

如上所述的有机溶剂为二乙二醇二甲醚、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、四氯乙烷、乙二醇二乙醚或二氧六环，其用量是有机溶剂体积毫升数为苯基三甲氧基硅烷质量克数的3-7倍。

如上所述的催化剂为N，N-二甲基苯胺或三丁胺，其用量为苯基三甲氧基硅烷质量的4％-5％。

如上所述的纯化处理方法为加入产品理论质量克数1-2倍体积毫升数的石油醚，搅拌使固体分散于石油醚中，抽滤、烘干。

本发明苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯为白色固体，其产率为83.8％-96.1％，熔点：150±2℃，分解温度：335±5℃，适合用作聚酯PBT、PET、聚氨酯、尼龙、环氧树脂、聚氯乙烯等材料的阻燃剂。

苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯的制备工艺原理如下式所示：

与现有技术相比，本发明的有益创新之处在于：

①本发明阻燃剂苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物含有磷、硅两种阻燃元素，高温下，磷元素转化为磷酸或聚磷酸能催化促成炭的形成，形成的聚磷酸膜有隔热绝氧作用；硅与碳形成致密的硅炭层，能有效防止熔融滴落的发生。磷、硅从不同的机理协同阻燃，能发挥较高的阻燃效能。

②本发明阻燃剂苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物分子结构中含有稳定的C-P键、C-Si键以及六元环结构，这些结构特点使得该化合物物理化学性能稳定，分解温度高，能适应于更多种类的工程塑料的高温加工。

③本发明阻燃剂苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物分子结构中含有的苯基具有电子结构的多向性，能增加其与材料的相容性，表现有较好的增塑性，且分散性好，对材料的力学性能影响很小，从而促进了阻燃效果的提高。

④本发明阻燃剂苯基硅酸三(膦杂环甲基)酯化合物制备工艺中的溶剂和产生的甲醇均可直接回收使用，不造成三废污染，为绿色制备工艺。

附图说明

为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。