[发明专利]十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷化合物的制备方法，具体涉及一种阻燃剂十二烷基二甲氧基(1-氧-1-甲基-4-乙基-1-磷杂-2，6-二氧杂-环己烷基-<4>-甲氧基)硅烷化合物的制备方法。该化合物含有磷、硅两种阻燃元素，磷硅协同具有较高的阻燃性能，适合用作聚氯乙烯、聚氨酯、不饱和树脂、环氧树脂、呋喃树脂、聚乙烯醇等材料的阻燃剂。

背景技术

随着新的环保要求法规的不断出台和人们安全环保意识的增强，对阻燃剂及阻燃材料的要求也越来越高。传统的卤系阻燃剂尽管具有高效的阻燃性能，但由于在使用和燃烧的过程中存在二次污染的问题，严重威胁到人们的生命安全。因此，人们迫切希望开发出来更多的性价比好的高效、无毒阻燃剂。近年来，磷、硅系阻燃剂的开发已成为研究的热点。有关有机膦系阻燃剂研究虽多，但其仍然存在成本高、极性大、易迁移，电气性能差等缺点，综合性价比优良的有机膦阻燃剂有很强的市场急需性；硅系阻燃剂性能较好，但有机硅阻燃剂发展也很缓慢。

本发明公开了一种阻燃剂十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷化合物的制备方法。该化合物分子中同时含有磷和硅两种阻燃元素，从双重阻燃机理发挥阻燃效能，极大程度地提高了阻燃性能；其拥有磷系阻燃剂和硅系阻燃剂的优点，又表现出较好的成炭性和友好的加工性能，且稳定性好，适用范围广泛，是一种高效、抑烟、无毒的阻燃剂，有很好的应用和开发前景。

发明内容

本发明的目的在于提出一种阻燃剂十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷化合物的制备方法，其制备工艺简单，设备投资少，适合工业化生产，可克服现有技术中的不足。其技术方案如下：

该方法为：

用氮气置换掉带有高效分馏装置反应器内的空气，加入1-氧-1-甲基-4-乙基-4-羟甲基-2，6-二氧杂-1-磷杂环己烷(简称：4-羟甲基-4-乙基-环状甲基膦酸酯)和十二烷基三甲氧基硅烷，控制其摩尔比为1∶1-1∶1.4，再加入有机溶剂，升温到90-140℃，控制分馏柱顶温度不高于65℃，分馏出生成的甲醇，分馏反应6-11h，直到无甲醇产生，停止反应，减压蒸馏除出有机溶剂，经纯化处理，得十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷，该化合物的结构如下式所示：

如上所述的有机溶剂为二乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二甲基甲酰胺(DMF)、四氯乙烷或二氧六环，其用量是有机溶剂的体积毫升数为4-羟甲基-4-乙基-环状甲基膦酸酯质量克数的1-5倍。

如上所述的纯化处理方法为加入产品理论质量克数1-2倍体积毫升数的甲苯，搅拌20min，静置分层，分出下层料液，再减压蒸馏除去少量的甲苯及低沸点物。

本发明十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷为淡黄色液体，其闪点(开口杯)：206±5℃，分解温度：293±5℃，密度(25℃)：1.713g/cm³，折光率：n_D²⁵＝1.4036，产率为85.5％-97.6％，适合用作聚丙烯、聚氨酯、不饱和树脂、环氧树脂等材料的阻燃剂。

十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷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本发明阻燃剂十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷化合物含有磷、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本发明阻燃剂十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷化合物分子结构中含有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，能适应于更多种类工程塑料的高温加工；含有长链烷基使得其与材料具有很好的相容性，对材料的力学性能影响较小，同时还赋予材料优良的增塑性。

③本发明阻燃剂十二烷基二甲氧基(磷杂环甲氧基)硅烷化合物制备一酯化比较活泼，无需加入催化剂，不引入杂质；工艺中的溶剂和产生的甲醇均可直接回收使用，不造成三废污染，为绿色制备工艺。

附图说明

为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。