[发明专利]含硅型N-取代烷氧基受阻胺化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种受阻胺阻燃协效剂及其合成方法，具体涉及一种含硅型N-取代烷氧基受阻胺化合物及其合成方法。

背景技术

近年来，长期作为光稳定剂的受阻胺在性能改善过程中发现N-取代烷氧基受阻胺具有优异的阻燃性能。N-取代烷氧基受阻胺作为受阻胺改进品种中的一种，具有低反应性的特点，其化学结构通式为：

其中，A为连接哌啶基的辅助基团，B为取代烷基。

N-取代烷氧基受阻胺在聚烯烃中的阻燃功效主要是通过燃烧分解产生的高效可循环再生的自由基捕捉剂干扰和抑制燃烧过程中产生的自由基，并使之转化为相对稳定的醇、酮等化合物来实现的。研究表明，N-取代烷氧基受阻胺应用于聚烯烃薄制品如纤维和薄膜等体现出优异的阻燃效率，且低浓高效，添加0.5%左右即能达到满意的阻燃性能。同时，其良好的阻燃协效作用可显著减少传统阻燃剂的用量。传统的N-取代烷氧基受阻胺一般为分子量较低的小分子。由于较低的分子量，其在聚合物材料中容易造成易迁移、易挥发和抽提等方面的不足，降低了其在聚合物中的有效浓度从而导致效果微弱。关于此类阻燃剂合成方面的报道最早见于瑞士汽巴精化公司（Ciba Specialty Chemicals）的专利US 5844026。1998年，该公司首次推出了N-取代烷氧基受阻胺类阻燃剂Flamestab NOR 116（参见专利WO 2005005388，WO 2008003605），但其需要高温高压等条件且合成工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的部分或全部缺陷而提供一种新的含硅型N-取代烷氧基受阻胺化合物及其合成方法。

现有技术将N-取代烷氧基受阻胺作为阻燃协效剂应用于聚合物体系，较多地考虑了N-取代烷氧基受阻胺在阻燃和光稳方面的贡献。而本发明的发明构思是：考虑到硅烷偶联剂是分子中同时含有两种不同化学性质基团的一类硅烷，通过把两种不同极性物质的界面连接起来，硅烷偶联剂能够显著改善无机阻燃剂和聚合物基体的相容性，因而能显著地改善阻燃聚合物体系的力学性能；同时，通过形成Si-O-C和Si-C交联结构，硅烷偶联剂还能促进聚合物燃烧过程中膨胀炭层的形成和结构质量的改善，对传统阻燃剂的阻燃效果也有一定的协效作用。为此，本发明通过将N-取代烷氧基受阻胺和硅烷偶联剂偶联结合为一体，合成一种新型的多功能阻燃协效剂，同时含有阻燃协效、光稳和增容作用，能在提高阻燃聚合物阻燃性能的同时进一步改善其光稳、力学等性能。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

本发明的含硅型N-取代烷氧基受阻胺化合物的重复结构单元如式Ⅰ所示：

式Ⅰ中，X为元素O或基团R，其中，基团R的结构式如式Ⅱ所示：

式Ⅱ中，R₁的通式为-HN(CH₂CH₂NH)_n(CH₂)₃-，其中，n为0~2；R₂是通式为-C_mH_2m+1的烷基，其中，m为1~8；R₃是通式为-C_kH_2k-的烷基，其中，k为1~6；R₄、R₅是通式为-C_iH_2i+1的烷基或通式为-C_tH_2t的环烷基，其中，i为1~8，t为1~8。

本发明含硅型N-取代烷氧基受阻胺化合物的制备方法包括如下步骤：

（1）将具有如式Ⅲ所示的第一化合物与三聚氯氰在第一有机溶剂中并在缚酸剂的作用下，进行三聚氯氰的三嗪环上的氯原子的一取代反应，该一取代反应的温度为-10~10℃；其中，第一化合物与三聚氯氰的摩尔比为1:4~4:1，所述第一化合物与缚酸剂的摩尔比为1:5~5:1；