[发明专利]一种新型硅、氯、溴三元素协同阻燃剂化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型硅、氯、溴三元素协同阻燃剂化合物及其制备方法，具体涉及一种四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚的化合物及其制备方法，该化合物含有硅、氯、溴三种阻燃元素，能发挥协同阻燃增效作用，阻燃效能高；其醚酯结构与材料有较好的相溶性，增塑性好，是优良的阻燃增塑剂，适合用作环氧树脂、聚氯乙烯、不饱和树脂、聚氨酯等阻燃增塑添加剂。

背景技术

随着世界经济的快速发展和人们生活水平的不断提高及安全意识的增强，对阻燃剂的研究已显得非常重要，特别是新型高效阻燃剂的开发更为迫切。虽然自1986年来，发现多溴二苯醚阻燃剂燃烧时产生致癌物二噁英，卤系阻燃剂的使用受到了限制，但由于卤系阻燃剂综合性价比优良，并且难以找到合适的替代物，从而研究开发高效卤系阻燃剂以减少阻燃剂的用量而降低其毒性已成为卤系阻燃剂的重要研究方向。其中通过多种阻燃剂复配提高阻燃效果是实现阻燃增效的方法之一，设计分子结构中含有多重阻燃元素，而通过分子内的阻燃元素协同增效，是实现阻燃剂增效的更为有效的方法。

本发明新型硅、氯、溴三元素协同阻燃剂分子中同时包含有硅、氯、溴三种阻燃元素，三元素协同阻燃，从不同的阻燃机理产生协同增效作用，硅可以在燃烧时形成致密的硅碳层，溴和氯产生气相梯度阻燃作用，从而可表现出较高的阻燃性能。并且其中所用的原料四氯化硅是多晶硅产业的副产品，因而本发明的研究成功为解决多晶硅副产物综合利用问题开辟了一个新的途径，具有很好的环境效益；又为市场增加了一个高效阻燃剂新品种，该阻燃剂阻燃效能高，用途广，可产生较好的经济效益。

发明内容

本发明的目的之一在于提出用多晶硅产业的副产物四氯化硅合成一种硅卤协同阻燃增塑化合物四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚，其阻燃增塑性好，可克服现有技术中的不足。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

m＝0时n＝1；m＝1时n＝0；x＝0、1、2或3。

本发明的另一目的在于提出一种四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚的制备方法，其工艺简单、易于规模化生产，且原料廉价易得，设备投资少，成本低廉，该方法为：

控制原料在一定的摩尔比，25℃下，将一定浓度的四溴双酚A双环氧丙基醚的有机溶剂溶液滴入到四氯化硅中，滴加过程控制温度不高于50℃，滴加完毕后，升温到70-80℃，保温反应3-4h，而后滴入环氧氯丙烷，在80-100℃，保温反应7-8h，然后纯化处理，得产品四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚。

如上所述的控制原料在一定的摩尔比是指四溴双酚A双环氧丙基醚∶四氯化硅∶环氧氯丙烷为1∶2∶6-1∶2∶7。

如上所述的一定浓度的四溴双酚A双环氧丙基醚的有机溶剂溶液为四溴双酚A双环氧丙基醚的质量与有机溶剂的体积比为1∶2.5～1∶4。

如上所述的有机溶剂为甲苯、二氯乙烷、二氧六环或乙腈。

本发明的四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚为无色或淡黄色液体，产率为94％～99％，其闪点(开口杯)：240±5℃，分解温度：270±5℃，密度(25℃)：1.487g/cm³，折光率：n_D²⁵＝1.652。其适合作为聚氯乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯等材料的阻燃增塑剂之用。

四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚的合成原理如下式所示：

m＝0时n＝1；m＝1时n＝0；x＝0或1或2或3。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

①由于本发明有机硅卤协同阻燃增塑剂四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚的结构具有较好的对称性特征，其物理化学性能稳定，与高分子材料相溶性好，加工性能好，三元素协同阻燃效能高，硅酸酯结构增塑性好。

②本发明以多晶硅产业副产物四氯化硅为原料合成硅卤协同阻燃增塑剂四溴双酚A双[三(二氯丙氧基)硅酰氧基氯丙基]醚。可解决四氯化硅综合利用的难题，又开辟了廉价优良的阻燃增塑剂新品种。

③本发明所设计合成路线全为加成反应，原子利用率达100％，收率高，符合绿色合成工艺要求。

④本发明制备方法简单，原料廉价易得，成本低，易于规模化生产。