阻燃剂苯基三(磷杂环甲氧基)硅烷化合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种有机娃憐阻燃剂苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物及其制备方 法，具体设及一种阻燃剂苯基Ξ(1-氧-1-甲基-4-乙基-1-憐杂-2,6-二氧杂-环己烧 基-<4〉-甲氧基）硅烷化合物及其制备方法，该化合物含有娃、憐双重阻燃元素，娃憐协同 有较高的阻燃效能，适合用作尼龙、聚醋ΡΒΤ、PET、聚氨醋、PC、ABS等材料的阻燃剂。
【背景技术】
[0002] 由于面系阻燃剂具有添加量少、阻燃效果好、对材料的力学性能影响小等优点，在 我国阻燃剂市场占有主要的份额。但是，随着人们环保意识的增强，该类阻燃剂的缺点更受 到人们的关注。例如，面系阻燃剂在燃烧时会释放出大量具有腐蚀性的有毒气体，甚至还有 致癌的嫌疑，在面系阻燃剂受到质疑的同时，对高效、无毒、环保型阻燃剂的研发更有迫切 的需求。娃系阻燃剂W其优异的阻燃和应用性能，受到了人们的重视；憐系阻燃剂则W其低 毒、低烟、阻燃效果好等优点，有很强的市场急需性。但是，单独使用娃系阻燃剂与憐系阻燃 剂时，都不可避免的存在着一些缺陷。比如，娃系阻燃剂只对部分聚合物具有优异的阻燃性 能，应用范围不广；憐系阻燃剂则会对聚合物的热稳定性和力学性能产生负面影响。娃憐协 同能产生单一阻燃剂不可预料的效果，是一个有益的研究课题。
[0003] 本发明公开了一种阻燃剂苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物及其制备方法。将 娃、憐两种优异的阻燃元素设计在同一分子中，其拥有娃系阻燃剂和憐系阻燃剂的优点，又 表现出较好的成炭性和友好的加工性能，其稳定性好，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】
[0004] 本发明的目的之一在于提出一种娃、憐协同阻燃剂苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷 化合物。其物理化学性能稳定，耐热性好，与高分子材料有较好的相容性，且有成炭防滴落 的作用，用途广泛，可克服现有技术中的不足。 阳〇化]为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006] 一种苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所 示：
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[0008] 本发明的另一目的在于提出一种如上所述苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷的制备方 法，其工艺简单，且原料廉价易得，成本低廉，具有良好的开发应用前景，该方法为：
[0009] 氮气保护下，控制苯基Ξ甲氧基硅烷与4-乙基-2,6,7-Ξ氧杂-1-憐杂双环 [2. 2. 2]辛烧（简称：笼状憐酸醋）的摩尔比为1 : 3-1 : 3. 3,再加入催化剂和有机溶剂， 升溫到130-160°C，保溫反应18-2化，减压蒸馈除去有机溶剂（回收使用），冷却到50°C，经 纯化处理，得产品苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷。
[0010] 该方法还可为：
[0011] 氮气保护下，控制苯基Ξ甲氧基硅烷与4-乙基-2,6,7-Ξ氧杂-1-憐杂双环 [2.2.2]辛烧（简称：笼状憐酸醋）的摩尔比为1 : 3-1 : 3.3,再加入催化剂，升溫到 140-200°C，保溫反应15-2化，冷却到50°C，经纯化处理，得产品苯基Ξ(憐杂环甲氧基）娃 烧。
[0012] 如上所述的有机溶剂为二乙二醇二甲酸、苯甲酸或二甲基甲酯胺（DMF)，其用量是 有机溶剂的体积毫升数为苯基Ξ甲氧基硅烷质量克数的2-6倍。
[0013] 如上所述的催化剂为硫酸二甲醋、对甲苯横酸甲醋或对甲苯横酸乙醋，其用量为 苯基Ξ甲氧基硅烷质量的4% -8%。
[0014] 如上所述的纯化处理方法为加入与产品理论质量克数相同体积毫升数的石油酸， 揽拌使固体分散于石油酸中，抽滤、烘干。
[0015] 本发明苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷为白色固体，其产率为80. 5%-86. 4%，烙 点：150 ± 2°C，分解溫度：335 ± 5°C，适合用作尼龙、聚醋PBT、阳T、聚氨醋、PC、ABS等材料的 阻燃剂。
[0016] 苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷的制备工艺原理如下式所示：
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[0018] 与现有技术相比，本发明的创新之处在于：
[0019] ①本发明苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物含有憐、娃两种阻燃元素，高溫下， 憐元素转化为憐酸或聚憐酸能催化促成炭的形成，形成的聚憐酸膜有隔热绝氧作用；娃与 碳形成致密的娃炭层，能有效防止烙融滴落的发生。憐、娃从不同的机理协同阻燃，能发挥 较高的阻燃效能。
[0020] ②本发明苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物分子结构中含有稳定的C-P键、 C-Si键W及六元环结构，运些结构特点使得该化合物物理化学性能稳定，分解溫度高，能适 应于更多种类的工程塑料的高溫加工。
[0021] ③本发明苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物分子结构中含有的苯基具有电子多 向性，增加了其与材料的相容性，且分散性好，不易析出，对材料的力学性能影响很小，从而 促进了阻燃效果的提高。
[0022] ④本发明苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物的制备是通过双分子重排反应将无 机憐化合物转变为有机麟化合物，其热稳定性和阻燃性能都得到了很大的提高。
[0023] ⑥本发明苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷化合物制备方法，没有任何小分子缩去，原 子利用率高，无Ξ废排放，为绿色工艺。
【附图说明】
[0024] 为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。
[00巧]图1是苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷的红外光谱图；图1表明：3093cm1(苯环上C-H键的伸缩振动）；3000畑1嘴2963cmi(C-H键的伸缩振动）；1442cmi(C-H键的弯曲振 动）；1250cmi(P= 0 键的伸缩振动）；1175cmi(Si-0-C键的伸缩振动）；998cmi(Si-0-C键 的弯曲振动）；900cm1 (P-0-C键的伸缩振动）；730cm1 (Si-C键的伸缩振动）。
[00%] 图2是苯基Ξ(憐杂环甲氧基）硅烷的核磁光谱图；图2表明：気代氯仿为溶剂，δ0. 82-1. 00为C-CH2CH3上与碳相连的甲基氨峰；δ1. 22-1. 33为C-CH2CH3上与碳相连的亚 甲基氨峰；δ1. 54-1. 71为0 =P-CHs上与憐氧相连的甲基氨峰；δ4. 18-4. 36为Si-OCHzC 上与娃氧相连的亚甲基氨峰；δ4. 48-4. 60为（CH20)2-P= 0(-CH3)麟环上与氧相连的亚甲 氧基氨峰；δ7. 32-7. 50