[发明专利]一种硅、卤协同阻燃增塑剂化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅、卤协同阻燃增塑剂化合物的制备方法，具体涉及一种硅、卤协同阻燃增塑剂二甲基硅酸双二卤丙酯化合物的制备方法，该化合物适合用作聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等的阻燃增塑剂。

背景技术

随着全球日益严格的阻燃立法、防火安全标准和行业指令的相继出台，阻燃剂的市场需求呈快速增长趋势，尤其是对新型、高效和环保型阻燃剂的需求更加迫切。卤系阻燃剂阻燃效率高、历史发展悠久、生产技术成熟，在很多领域中得到了广泛的应用，是目前全球产量最大的有机阻燃剂之一。但其燃烧会产生大量有害的卤化氢气体，因此在一些领域的应用受到了限制。硅系阻燃剂具有优异的热稳定性，有效的防熔体滴落和阻燃抑烟性，是目前低烟与低毒阻燃材料开发的重点之一。把硅和卤这两种优良的阻燃元素设计在同一分子结构中，产生协同阻燃效应，从而达到理想的阻燃效果，是一个具有开发前景的课题。

本发明公开了以二卤丙醇和二甲基二甲氧基硅烷为主要原料制备硅、卤双元素协同阻燃增塑剂二甲基硅酸双二卤丙酯化合物的制备方法。硅和卤元素协同阻燃，高温条件下硅元素能促进高分子材料成炭，生成致密的硅炭层；卤元素在受热时生成卤化氢，其与阻燃增效剂三氧化二锑作用生成卤化锑覆盖在材料表面，有绝氧作用，或以气体放出能带走热量，降低材料的温度而不燃。本发明阻燃增塑剂制备方法简单，应用范围广，成本低廉，有很好的应用开发前景。

发明内容

本发明的目的在于提出阻燃增塑剂二甲基硅酸双二卤丙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，且原料廉价易得，成本低廉，该方法为：

在装有搅拌器、温度计和分馏装置的反应器中，用氮气置换掉反应器内的空气，加入二甲基二甲氧基硅烷、二卤丙醇和有机溶剂，控制二甲基二甲氧基硅烷与二卤丙醇的摩尔比为1∶2～1∶3，升温至75℃～110℃，分馏反应5～11h，控制分馏柱顶温度不高于65℃，分馏出生成的甲醇，待分出的甲醇达理论量后，减压蒸馏除去溶剂、过量的二卤丙醇(回收使用)及少量低沸点物，得二甲基硅酸双二卤丙酯。

如上所述的有机溶剂为乙腈、二氯乙烷、二氧六环、二乙二醇二甲醚或乙二醇二甲醚，其用量体积毫升数是二甲基二甲氧基硅烷质量克数的2～10倍。

如上所述的二卤丙醇为1，3-二氯异丙醇、1，3-二溴异丙醇、2，3-二氯丙醇或2，3-二溴丙醇。

本发明的二甲基硅酸二(1，3-二氯异丙)酯为无色透明液体，分解温度为207℃±5℃，折光率为n_D²⁵＝1.4628，密度(25℃)为1.32g/cm³；二甲基硅酸二(1，3-二溴异丙)酯为无色透明液体，分解温度为233℃±5℃，折光率为n_D²⁵＝1.5489，密度(25℃)为1.93g/cm³；二甲基硅酸二(2，3-二氯丙)酯为无色透明液体，分解温度为214℃±5℃，折光率为n_D²⁵＝1.4609，密度(25℃)为1.33g/cm³；二甲基硅酸二(2，3-二溴丙)酯为无色透明液体，分解温度为242℃±5℃，折光率为n_D²⁵＝1.5473，密度(25℃)为1.96g/cm³。其适合用作聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等材料的阻燃增塑剂。该二甲基硅酸双二卤丙酯的制备工艺原理如下式所示：

式中X₂C₃H₅O为(CH₂X)₂CHO或CH₂XCHXCH₂O，X＝Cl或Br。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

①本发明二甲基硅酸双二卤丙酯含硅及卤阻燃元素，其协同阻燃效能高，硅元素具有成炭作用，能有效防止材料受热熔融滴落而产生的二次燃烧。

②本发明二甲基硅酸双二卤丙酯结构中硅原子上连有两个甲基，具有C-Si键，为有机硅结构，有机硅结构稳定性好、耐水性强，燃烧时更易于生成致密的炭-硅层，阻燃效果更优异。

③本发明二甲基硅酸双二卤丙酯对称性好、物理化学性能稳定，分子中由于具有支链丙基结构，与高分子材料相容性好，分子间的静电力较小，产品黏度小，有较好的增塑性。