[发明专利]一种高品质耐热型阻燃剂的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂的生产方法，确切地说公开了一种高品质耐热型阻燃剂的生产方法。

背景技术

六溴环十二烷(简称HBCD)阻燃剂是用于生产阻燃发泡聚苯乙烯的专用阻燃剂，这种阻燃剂是溴素与1，5，9-顺、反、反-环十二碳三烯(简称CDT)通过加成反应制成的。传统工艺配方技术是将溴素溶解于1～4碳醇或含有1～4碳醇的有机溶液中，滴入CDT，使之反应，而获得HBCD。其质量主要考核指标是溴含量、熔点和挥发份。

溴含量是HBCD阻燃剂的一项重要指标，它直接影响产品的阻燃性。阻燃的机理是延长时间，即大火燃烧之前的时间以及大火蔓延的时间。阻燃剂在温度上升时分解，并放出活跃原子团(R基团)。这就破坏了高分子材料燃烧过程中的基本连锁过程。由于含有大量的溴，此时形成了一个外壳切断了氧气与火焰的通路。根据HBCD阻燃剂的结构可知它的溴含量理论值为75％。因此HBCD阻燃剂的实际溴含量越高它的阻燃性越好。目前国内生产的产品溴含量在72％左右，而国际先进水平为溴含量≥74％。

HBCD阻燃剂有三种异构体分别为α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD。他们的熔点分别为184～186℃、168～171℃、196～198℃；5％加热失重分别为242℃、217℃、245℃；50％加热失重分别为255℃、232℃、258℃.由此可见，热稳定性优良程度的顺序为γ-HBCD、α-HBCD、β-HBCD。显然耐热型阻燃剂HBCD的结构应以γ-HBCD为主。因为产品所含的各异构体比例不同，产品的质量也大不相同。

当熔点低、热稳定性较差的β-HBCD含量极高时，HBCD阻燃剂的熔点就低，其阻燃性就差。目前国内生产的产品γ-HBCD在70％左右，而先进水平为γ-HBCD≥78％。我公司目前水平γ-HBCD为79％。经查阅最新文献资料，国际上已在开发高γ-HBCD六溴环十二烷。其γ-HBCD含量高达90％，甚至于高达90％。

挥发份是指HBCD阻燃剂在105℃恒温条件下保持2小时失重的指标。由于各生产商所采用的工艺配方技术不尽相同，HBCD阻燃剂除了有三种异构体外，还有部分副产品、低熔点杂质同时存在。这些副产品、低熔点杂质产生的主要因素是：水份去除不够；溴素过量与溶剂的副反应产物；CDT优先与溶剂的反应产物；溶剂的选择不当而产生的衍生物；洗涤未尽的残留物；工艺条件控制不当等等。这些副产品、低熔点杂质的熔点一般很低，影响了整个HBCD的质量，同时还会影响HBCD的表观质量和使用性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开的一种高品质耐热型阻燃剂的生产方法，主要包括：

(1)、溶剂的选择

用含有1～4碳醇的混合有机溶液为溶剂，使γ-HBCD选择性有显著提高；溴素加成反应之外的副反应及山此产生的低熔点杂质也相应大为减少；溴素使用量接近或达到理论。应在这一范围内找一个价格低廉而毒性小污染小的醇和卤代烷。

(2)、工艺条件的控制

溴素与CDT的用量比控制在3.0～5.0之间。不足3.0，溴素相对不够，反应不能完成；超过5.0，不经济。

反应温度范围控制在10～30℃之间。温度高，溴素会发生置换反应，不纯物增加；温度低，反应速度很慢，甚至反应不能结束。

CDT与溴素反应的滴加时间控制在5～15小时之间，使加成反应的过程充分完备。滴加结束到反应结束时间为1～5小时，使结晶充分完成。

(3)、稳定化处理

反应后的HBCD结晶体经特别处理，其异构体构成比例稳定；同时，可以去除结晶体表面粘附的不溶性树脂状物，使挥发份降低。

(4)、溶剂的再生使用

反应后的溶剂须经除酸脱水处理。定比重添加新溶剂，使之成为可再生使用的溶剂，控制成本。

按照上述思路，依据溶剂的市场来源便利，价格低廉的原则，新的配方技术中的溶剂选定为乙醇和二氯乙烷。

其特征在于：

乙醇和二氯乙烷重量比为1∶2；溴和CDT得反应摩尔比为3∶1；反应温度为15±1℃；溴素一次加入溶剂中后开始滴加CDT，一般在2小时内滴加完毕并保温2小时。然后出料，90℃水水洗一次，常温水水洗一次。滤干，70℃烘干2小时。

按照上述工艺条件获得的新一代六溴环十二烷产品，预计溴含量≥74％，熔点＞190℃，制得率≥90％，溶剂消耗为原配方的一半。通过制得率的提高，溶剂消耗成本的降低，新一代六溴环十二烷产品成本比原来降低15％，设备生产能力提高10％。使产品质量进一步提高，能够更好满足客户的需求。

附图说明