CN102174056B - 甲基三(2,3-二氯丙氧基)硅烷化合物及其制备方法 - Google Patents
甲基三(2,3-二氯丙氧基)硅烷化合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含Si、Cl双元素协同阻燃剂甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：
Description
技术领域
本发明涉及一种甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷化合物及其制备方法。甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷属硅氯双元素协同阻燃剂，阻燃效能高，适合用于聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等的阻燃添加剂。
背景技术
随着高分子材料的广泛应用，由于其易燃常引起火灾，给人们的生命财产会带来严重威胁，从而促进了阻燃技术的研究和阻燃剂产业的快速发展。由于科技的进步及人们生活水平的提高，对阻燃剂的要求也越来越高。目前低毒、高效、价格低廉的阻燃剂是市场的急待和需求。为了实现阻燃高效的目的，双元素或多元素协同阻燃剂的开发成为阻燃剂开发的热点，同时有机硅系阻燃剂具有抑烟、促进成碳的优异性能而成为高效阻燃剂的后起之秀。但有机硅系阻燃剂存在价格昂贵、使用范围窄，受到限制。发明者研究开发出了以硅烷偶联剂产业的副产物，廉价的甲基三氯硅烷为原料制备出了新型硅卤协同阻燃剂甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷。本发明可解决甲基三氯硅烷综合利用的难题，又开辟了廉价优良的阻燃剂新品种，还有很好的经济意义。
发明内容
本发明的目的之一在于用硅烷偶联剂产业的副产物甲基三氯硅烷合成一种硅卤协同阻燃化合物甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷，其合成工艺简单、阻燃效能高、成本低与高分子材料相溶性好，可克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：
本发明的另一目的在于提出一种如上所述甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的制备方法，其工艺简单、易于规模化生产，且原料廉价易得，设备投资少，成本低廉，该方法为：
在搅拌下，25℃开始将一定摩尔比的环氧氯丙烷滴加到甲基三氯硅烷中，控制滴加温度不高于60℃。滴完在60℃～160℃保温反应8～28h，而后经减压蒸馏出过量的环氧氯丙烷(回收使用)，即得甲基三(1，2-二氯丙氧基)硅烷。
如上所述一定摩尔比是指甲基三氯硅烷与环氧氯丙烷的摩尔比为1∶3～1∶5。
本发明的甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷为无色或淡黄色液体，其产率为94％～99％，分解温度为270±5℃，闪点(开口杯)为240±5℃。密度为1.371(20℃)，折光率nD 25＝1.4906，其适合作为聚氯乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯等材料的阻燃剂之用。甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的合成工艺原理如下式所示：
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
①由于本发明有机硅卤协同阻燃剂甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的结构具有较好的对称性特征，其物理化学性能稳定，与高分子材料相溶性好，加工性能好，含氯量高达49.9％，且双元素协同阻燃效能更高。
②本发明以硅烷偶联剂产业副产物甲基三氯硅烷为原料合成硅卤协同阻燃剂甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷。可解决甲基三氯硅烷综合利用的难题，又开辟了廉价优良的阻燃剂新品种。
③本发明制备方法简单，原料廉价易得，成本低，加成反应没有任何小分子缩去，原子利用率高，不产生污染，易于规模化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的150ml三口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在25℃开始滴加0.6mol(55.5g)环氧氯丙烷，控制60℃以下1h内滴完，维持60℃，继续反应28h。反应结束后，减压蒸馏除去少量的低沸点物，得油状液体甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷，产率94％。其闪点(开口杯)：240±5℃，分解温度：270±5℃，密度为1.371g/ml，折光率为nD 25＝1.4906。
实施例2 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的150ml三口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在25℃开始滴加0.68mol(62.9g)环氧氯丙烷，控制60℃以下1h内滴完，升温到80℃，继续反应23h。反应结束后，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷和少量的低沸点物，得油状液体甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷，产率96％。其闪点(开口杯)：240±5℃，分解温度：270±5℃，密度为1.371g/ml，折光率为nD 25＝1.4906。
实施例3 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的150ml三口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在25℃开始滴加0.72mol(66.6g)环氧氯丙烷，控制60℃以下1h内滴完，升温到100℃，继续反应15h。反应结束后，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷和少量的低沸点物，得油状液体甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷，产率98％。其闪点(开口杯)：240±5℃，分解温度：270±5℃，密度为1.371g/ml，折光率为nD 25＝1.4906。
实施例4 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的150ml三口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在25℃开始滴加0.72mol(66.6g)环氧氯丙烷，控制60℃以下1h内滴完，升温到80℃，继续反应20h。反应结束后，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷和少量的低沸点物，得油状液体甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷，产率97％。其闪点(开口杯)：240±5℃，分解温度：270±5℃，密度为1.371g/ml，折光率为nD 25＝1.4906。
实施例5 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的150ml三口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在25℃开始滴加0.8mol(74g)环氧氯丙烷，控制60℃以下1h内滴完，升温到120℃，继续反应12h。反应结束后，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷和少量的低沸点物，得油状液体甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷，产率98％。其闪点(开口杯)：240±5℃，分解温度：270±5℃，密度为1.371g/ml，折光率为nD 25＝1.4906。
实施例6 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的150ml三口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在25℃开始滴加1.0mol(92.5g)环氧氯丙烷，控制60℃以下1h内滴完，升温到160℃，继续反应8h。反应结束后，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷和少量的低沸点物，得油状液体甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷，产率99％。其闪点(开口杯)：240±5℃，分解温度：270±5℃，密度为1.371g/ml，折光率为nD 25＝1.4906。
附表1制备例主要工艺参数
本案发明人还将上述合成的产品应用于聚氯乙烯中。参照：GB/T2406-2008《塑料燃烧性能试验方法-氧指数法》测样品的极限氧指数。取产物硅卤协同阻燃剂甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、协效阻燃剂三氧化二锑和聚氯乙烯以不同比例混合均匀后，用挤出机挤出，制成直径为3mm的样条，并对其阻燃性能进行了测试，列出了部分试验结果如下表2所示：
附表2甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的阻燃性能数据
Claims (5)
1.一种硅卤协同阻燃化合物甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于，该方法为：
搅拌下，在25℃开始将一定摩尔比的环氧氯丙烷滴加到甲基三氯硅烷中，并控制滴加温度不超过60℃，而后加热升温至适当的温度，保温反应一段时间，而后经减压蒸馏出过量的环氧氯丙烷，即得甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷；该化合物的结构如下式所示：
2.根据权利要求1所述甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述一定摩尔比为甲基三氯硅烷和环氧氯丙烷可取为1∶3～1∶5。
3.根据权利要求1所述甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述适当的温度为60℃～160℃。
4.根据权利要求2所述甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述一段时间为8～28h。
5.根据权利要求1所述甲基三(2，3-二氯丙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述减压蒸馏出过量的环氧氯丙烷为其环氧氯丙烷回收使用。
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