阻燃劑苯基三(磷雜環(huán)甲氧基)硅烷化合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種有機娃憐阻燃劑苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物及其制備方 法，具體設(shè)及一種阻燃劑苯基Ξ(1-氧-1-甲基-4-乙基-1-憐雜-2,6-二氧雜-環(huán)己燒 基-<4〉-甲氧基）硅烷化合物及其制備方法，該化合物含有娃、憐雙重阻燃元素，娃憐協(xié)同 有較高的阻燃效能，適合用作尼龍、聚醋ΡΒΤ、PET、聚氨醋、PC、ABS等材料的阻燃劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于面系阻燃劑具有添加量少、阻燃效果好、對材料的力學(xué)性能影響小等優(yōu)點，在 我國阻燃劑市場占有主要的份額。但是，隨著人們環(huán)保意識的增強，該類阻燃劑的缺點更受 到人們的關(guān)注。例如，面系阻燃劑在燃燒時會釋放出大量具有腐蝕性的有毒氣體，甚至還有 致癌的嫌疑，在面系阻燃劑受到質(zhì)疑的同時，對高效、無毒、環(huán)保型阻燃劑的研發(fā)更有迫切 的需求。娃系阻燃劑W其優(yōu)異的阻燃和應(yīng)用性能，受到了人們的重視；憐系阻燃劑則W其低 毒、低煙、阻燃效果好等優(yōu)點，有很強的市場急需性。但是，單獨使用娃系阻燃劑與憐系阻燃 劑時，都不可避免的存在著一些缺陷。比如，娃系阻燃劑只對部分聚合物具有優(yōu)異的阻燃性 能，應(yīng)用范圍不廣；憐系阻燃劑則會對聚合物的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能產(chǎn)生負面影響。娃憐協(xié) 同能產(chǎn)生單一阻燃劑不可預(yù)料的效果，是一個有益的研究課題。
[0003] 本發(fā)明公開了一種阻燃劑苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物及其制備方法。將 娃、憐兩種優(yōu)異的阻燃元素設(shè)計在同一分子中，其擁有娃系阻燃劑和憐系阻燃劑的優(yōu)點，又 表現(xiàn)出較好的成炭性和友好的加工性能，其穩(wěn)定性好，是一種高效、抑煙、無毒的阻燃劑，有 很好的應(yīng)用和開發(fā)前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提出一種娃、憐協(xié)同阻燃劑苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷 化合物。其物理化學(xué)性能穩(wěn)定，耐熱性好，與高分子材料有較好的相容性，且有成炭防滴落 的作用，用途廣泛，可克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。 陽〇化]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0006] 一種苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物，其特征在于，該化合物的結(jié)構(gòu)如下式所 示：
[0007]
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提出一種如上所述苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷的制備方 法，其工藝簡單，且原料廉價易得，成本低廉，具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景，該方法為：
[0009] 氮氣保護下，控制苯基Ξ甲氧基硅烷與4-乙基-2,6,7-Ξ氧雜-1-憐雜雙環(huán) [2. 2. 2]辛燒（簡稱：籠狀憐酸醋）的摩爾比為1 : 3-1 : 3. 3,再加入催化劑和有機溶劑， 升溫到130-160°C，保溫反應(yīng)18-2化，減壓蒸饋除去有機溶劑（回收使用），冷卻到50°C，經(jīng) 純化處理，得產(chǎn)品苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷。
[0010] 該方法還可為：
[0011] 氮氣保護下，控制苯基Ξ甲氧基硅烷與4-乙基-2,6,7-Ξ氧雜-1-憐雜雙環(huán) [2.2.2]辛燒（簡稱：籠狀憐酸醋）的摩爾比為1 : 3-1 : 3.3,再加入催化劑，升溫到 140-200°C，保溫反應(yīng)15-2化，冷卻到50°C，經(jīng)純化處理，得產(chǎn)品苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）娃 燒。
[0012] 如上所述的有機溶劑為二乙二醇二甲酸、苯甲酸或二甲基甲酯胺（DMF)，其用量是 有機溶劑的體積毫升數(shù)為苯基Ξ甲氧基硅烷質(zhì)量克數(shù)的2-6倍。
[0013] 如上所述的催化劑為硫酸二甲醋、對甲苯橫酸甲醋或?qū)妆綑M酸乙醋，其用量為 苯基Ξ甲氧基硅烷質(zhì)量的4% -8%。
[0014] 如上所述的純化處理方法為加入與產(chǎn)品理論質(zhì)量克數(shù)相同體積毫升數(shù)的石油酸， 攬拌使固體分散于石油酸中，抽濾、烘干。
[0015] 本發(fā)明苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷為白色固體，其產(chǎn)率為80. 5%-86. 4%，烙 點：150 ± 2°C，分解溫度：335 ± 5°C，適合用作尼龍、聚醋PBT、陽T、聚氨醋、PC、ABS等材料的 阻燃劑。
[0016] 苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷的制備工藝原理如下式所示：
[0017]
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于：
[0019] ①本發(fā)明苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物含有憐、娃兩種阻燃元素，高溫下， 憐元素轉(zhuǎn)化為憐酸或聚憐酸能催化促成炭的形成，形成的聚憐酸膜有隔熱絕氧作用；娃與 碳形成致密的娃炭層，能有效防止烙融滴落的發(fā)生。憐、娃從不同的機理協(xié)同阻燃，能發(fā)揮 較高的阻燃效能。
[0020] ②本發(fā)明苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物分子結(jié)構(gòu)中含有穩(wěn)定的C-P鍵、 C-Si鍵W及六元環(huán)結(jié)構(gòu)，運些結(jié)構(gòu)特點使得該化合物物理化學(xué)性能穩(wěn)定，分解溫度高，能適 應(yīng)于更多種類的工程塑料的高溫加工。
[0021] ③本發(fā)明苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物分子結(jié)構(gòu)中含有的苯基具有電子多 向性，增加了其與材料的相容性，且分散性好，不易析出，對材料的力學(xué)性能影響很小，從而 促進了阻燃效果的提高。
[0022] ④本發(fā)明苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物的制備是通過雙分子重排反應(yīng)將無 機憐化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C麟化合物，其熱穩(wěn)定性和阻燃性能都得到了很大的提高。
[0023] ⑥本發(fā)明苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷化合物制備方法，沒有任何小分子縮去，原 子利用率高，無Ξ廢排放，為綠色工藝。
【附圖說明】
[0024] 為了進一步說明產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能特給出如下附圖。
[00巧]圖1是苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷的紅外光譜圖；圖1表明：3093cm1(苯環(huán)上C-H鍵的伸縮振動）；3000畑1嘴2963cmi(C-H鍵的伸縮振動）；1442cmi(C-H鍵的彎曲振 動）；1250cmi(P= 0 鍵的伸縮振動）；1175cmi(Si-0-C鍵的伸縮振動）；998cmi(Si-0-C鍵 的彎曲振動）；900cm1 (P-0-C鍵的伸縮振動）；730cm1 (Si-C鍵的伸縮振動）。
[00%] 圖2是苯基Ξ(憐雜環(huán)甲氧基）硅烷的核磁光譜圖；圖2表明：気代氯仿為溶劑，δ0. 82-1. 00為C-CH2CH3上與碳相連的甲基氨峰；δ1. 22-1. 33為C-CH2CH3上與碳相連的亞 甲基氨峰；δ1. 54-1. 71為0 =P-CHs上與憐氧相連的甲基氨峰；δ4. 18-4. 36為Si-OCHzC 上與娃氧相連的亞甲基氨峰；δ4. 48-4. 60為（CH20)2-P= 0(-CH3)麟環(huán)上與氧相連的亞甲 氧基氨峰；δ7. 32-7. 50