[发明专利]苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷硅协同阻燃剂苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯化合物及其制备方法，具体涉及一种磷硅协同阻燃剂苯基二甲氧基(1-氧-1-甲基-4-乙基-1-磷杂-2，6-二氧杂-环己烷基-<4>-甲氧基)硅烷化合物及其制备方法，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、PC、聚氨酯、环氧树脂等材料的阻燃剂。

背景技术

由于广泛应用于人们生活各个方面的高分子材料大多是易燃的，其引发的火灾也非常频繁，对人们的生命财产安全造成了极大的威胁。随着科学技术的不断发展和人们安全意识的不断增强，阻燃剂和阻燃技术得到了快速的发展。卤系阻燃剂曾经是使用量最大的阻燃剂，但其燃烧时会产生大量有害气体，对人体和环境产生严重的危害，从而使其使用范围受到了限制。这就促进了无卤阻燃剂特别是磷系阻燃剂和硅系阻燃剂的发展。但是，磷系或硅系阻燃剂单独使用时都会存在一些缺陷，两种阻燃剂的复配，就会产生较好的效果，若将磷、硅两种阻燃元素设计到同一分子中，磷、硅阻燃元素在分子内复配，将更易于发挥磷和硅协同阻燃增效作用，使产品能获得两者优越阻燃性能的高效阻燃剂。

本发明公开了一种磷硅协同阻燃剂苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯化合物及其制备方法，该化合物含有磷、硅两种阻燃元素，其阻燃效能高、加工性能好，并且具有成炭作用，能够有效防止材料受热熔融滴落而产生的二次燃烧；分子结构稳定、分解温度高、阻燃效果好，有很广阔的开发前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种磷、硅协同阻燃剂苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯化合物，其物化性能稳定，阻燃效能高，与高分子材料相容性好，可克服现有技术中的不足，具有很好的发展前景。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

本发明的另一目的在于提出一种如上所述苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯的制备方法，其工艺简单、设备投资少，易于实现工业化生产，该方法为：

氮气保护下，控制4-乙基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(简称：笼状磷酸酯)与苯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1∶1.1-1∶1.4，再加入催化剂和有机溶剂，而后升温到120-160℃，保温反应13-17h，冷却至60℃，转移至分液漏斗中静置分层，分出下层料液，经纯化处理，得产品苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯。

该还可方法为：

氮气保护下，控制4-乙基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷(简称：笼状磷酸酯)与苯基三甲氧基硅烷的摩尔比为1∶1-1∶1.3，再加入催化剂，而后升温到130-180℃，保温反应12-16h，冷却至60℃，经纯化处理，得产品苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯。

如上所述的有机溶剂为二乙二醇二甲醚、苯甲醚或二甲基甲酰胺(DMF)，其用量是有机溶剂的体积毫升数为笼状磷酸酯质量克数的1-5倍。

如上所述的催化剂为硫酸二甲酯、对甲苯磺酸甲酯或对甲苯磺酸乙酯，其用量为笼状磷酸酯质量的2％-3％。

如上所述的纯化处理为加入与产品理论质量克数相等体积毫升数的甲苯洗涤，静置分出下层料液，再减压蒸馏除去甲苯及少量低沸点物。

本发明苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯为淡黄色粘稠液体，其闪点(开口杯)：210±5℃，分解温度：300±5℃，密度(25℃)：1.762g/cm³，折光率：n_D²⁵＝1.4023，产率为81.4％-89.0％，适合用作聚酯PBT、PET、PC、聚氨酯、环氧树脂等材料的阻燃剂。

苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯的制备工艺原理如下式所示：

与现有技术相比，本发明的创新之处在于：

①本发明苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯化合物含有磷、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本发明苯基二甲氧基硅酸膦杂环甲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。