[发明专利]反应型阻燃剂乙烯基有机硅笼状硫代磷酸酯化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种反应型阻燃剂乙烯基有机硅笼状硫代磷酸酯化合物及其制备方法与应用，该化合物的结构如下式所示：制备方法为：在有机溶剂中，甲基乙烯基二氯硅烷或甲基乙烯基二甲氧基硅烷与2倍摩尔的笼状硫代磷酸季戊四醇酯反应，经纯化处理，得乙烯基有机硅笼状硫代磷酸酯。本发明化合物阻燃效能高，成炭性好，既可作为反应型阻燃剂，将其与含有不饱和双键的单体或树脂如不饱和树脂、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等共聚形成本体阻燃材料，也可作为添加型阻燃剂用于环氧树脂、聚酯、聚氨酯、聚烯烃等材料的阻燃成炭剂；工艺简单，设备投资少，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种反应型阻燃剂乙烯基有机硅笼状硫代磷酸酯化合物及其制备方法与应用，具体涉及一种反应型阻燃剂甲基乙烯基二{1-硫基-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷基-4-亚甲氧基}硅烷化合物及其制备方法与应用，该化合物可以作为反应型阻燃剂，与不饱和树脂、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等共聚形成本体阻燃材料；也可作为添加型阻燃剂用于环氧树脂、聚酯、聚氨酯、聚烯烃等材料的阻燃成炭剂。

背景技术

目前，随着环境保护和人类健康意识的提高，新型高效、低毒、无卤、环保型阻燃剂的研究已成为热点。添加型阻燃剂如无机金属氢氧化物和含硅、硼、氮、磷的有机化合物具有良好的阻燃性能，但其存在分散性差、添加量大、影响基体的机械性能等不足。这可以通过反应型阻燃剂与聚合物单体或与带有活性可聚合基的树脂共聚形成本体阻燃材料克服其不足。反应型阻燃剂在材料中分散均匀、负载量少，也是材料分子结构基体成分，没有分子间的排异性，对材料的机械性能影响较小，甚至还有改善材料性能的作用。特别是同分子中含有多种阻燃元素协同阻燃的反应型阻燃剂，具有阻燃效能高、炭化性能好等优点，具有很大的市场应用需求。

本发明公开了一种反应型阻燃剂乙烯基有机硅笼状硫代磷酸酯化合物及其制备方法与应用。本发明是以笼状硫代磷酸季戊四醇酯和甲基乙烯基二氯硅烷或甲基乙烯基二甲氧基硅烷为原料制备得到反应型阻燃剂乙烯基有机硅笼状硫代磷酸酯，工艺简单，成本低，易转化为工业化生产；本发明阻燃剂，具有阻燃效能高、成炭性好、结构对称与材料相容性好等优点。特别是分子中带有活性乙烯基通过聚合能制备得到本体阻燃高分子材料，阻燃剂不迁移、不因阻燃剂的加入恶化材料的物理性能，因此，本发明阻燃剂有非常好的应用开发前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种反应型阻燃剂甲基乙烯基二{1-硫基-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷基-4-亚甲氧基}硅烷化合物，该化合物具有结构对称、极性适中、与材料相容性好、能作为反应型阻燃剂使用、也可作为添加型阻燃剂使用等优点；作为反应型阻燃剂，将其与含有不饱和双键的单体或树脂聚合，如不饱和树脂、苯乙烯、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等共聚形成本体阻燃材料，可克服现有技术中使用添加型阻燃剂带来的的不足。作为添加型阻燃剂，用于环氧树脂、聚酯、聚氨酯、聚烯烃等材料中也有很好的阻燃成炭性能。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种反应型阻燃剂甲基乙烯基二{1-硫基-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷基-4-亚甲氧基}硅烷化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

本发明的目的之二在于提出一种反应型阻燃剂甲基乙烯基二{1-硫基-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷基-4-亚甲氧基}硅烷化合物的制备方法，其工艺简单，易于规模化生产，设备投资少，成本低廉。

该方法为：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器并接有干燥及氯化氢吸收装置的反应器中，加入有机溶剂、笼状硫代磷酸季戊四醇酯，升温到60℃，在氮气保护下，开始滴加甲基乙烯基二氯硅烷，滴完后，升温至90-140℃，保温反应10-14h，冷却至室温，过滤，滤饼用产物理论质量克数2-3倍体积毫升数的水洗涤至pH＝6-7，烘干，得白色固体反应型阻燃剂乙烯基有机硅笼状硫代磷酸酯。