CN102898337A - 一种颗粒状阻燃剂八溴s醚的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，以双酚S为原料，通过三步反应生产颗粒状八溴S醚，颗粒平均粒径可达420~450μm，解决了传统工艺使用过氧化氢、氯气、次氯酸钠等氧化剂氧化溴化氢为溴素致使工业成本高、危险性大的问题，克服了传统生产工艺合成的八溴S醚，粒径较小，在高温、加压条件下使用易发生结块，长期保存易发生板结等缺点。该工艺具有操作简单，污染小，收率高等特点，非常适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种颗粒状的阻燃剂八溴S醚（化学名称：双[3，5-二溴-4-(2，3二溴丙氧基)苯基]砜）的生产方法。
背景技术
高分子材料已广泛地应用于国民经济的各个领域和人们生活的各个方面，然而绝大多数高分子材料是可燃或易燃材料，发生的重大火灾主要是由高分子材料引燃所导致的，因此研究开发高质量、高性能的阻燃剂日益受到人们的重视。
八溴S醚（化学名称：双[3，5-二溴-4-(2，3二溴丙氧基)苯基]砜)，是一种既含有芳香族溴又含有脂肪族溴的高效阻燃剂，有很好的热稳定性和光稳定性，含溴量高达66.25％，对PP材料是有效的阻燃剂。八溴S醚除了作为高性能的阻燃剂使用以外，还用于制造阻燃性耐高温的胶粘剂、耐热记录材料、层压制品及模型复合物，其用途极为广泛。
目前工业上生产四溴双酚S是将双酚S、二氯甲烷、异丁醇，搅拌全溶后，于30～40℃，在1～1.5h内均匀地滴加液溴，通入N2，滴加双氧水。滴加温度控制在30～45℃，时间控制在0.5～1h，再于40～52℃连续搅拌、反应6h后，停止通N2，再滴加48％NaOH溶液。冷却、过滤、100℃烘干得四溴双酚S。该方法通过添加过氧化氢来氧化溴化氢为游离溴，由于除去过氧化氢成本高，危险性大，因此无法满足工业化安全生产的条件。
现工业上生产四溴双酚S双烯丙基醚是将四溴双酚S、48％的氢氧化钠水溶液、异丁醇、烯丙基氯、催化剂NaI，搅拌升温，于50～85℃回流反应11h，蒸出异丁醇。搅拌出料，再加入20％NaOH，调pH值为6～7，过滤，抽干，得粗品。粗品分别用水、甲醇洗涤，抽干，在100℃烘干，得四溴双酚S双烯丙基醚，该方法因使用了价格高的NaI作催化剂，致使工业上生产四溴双酚S双烯丙基醚的成本较高。
现工业上八溴S醚的生产方法是以四溴双酚S双烯丙基醚为原料，甲醇为溶剂，溴素、双氧水或氯气或次氯酸钠在40～50℃反应4～5h。该方法存在反应完成后除去双氧水或氯气或次氯酸钠，导致成本高，毒性、危险性大，且生产的八溴S醚粒径较小，在高温、加压条件下使用易发生结块、长期保存易发生板结等缺点，无法满足工业化生产所需要的安全、质量、环保等要求。颗粒平均粒径在420-450μm的八溴S醚能消除上述不足之处，但生产颗粒状的八溴S醚阻燃剂的生产方法，目前还没有报道。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种工艺先进、生产成本低，收率高，适合工业化生产的八溴S醚阻燃剂的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，包括以下步骤：
1）双酚S与液溴发生亲电取代反应生成四溴双酚S，所述四溴双酚S化学名称为：4，4’-二羟基-3，3’，5，5’-四溴二苯砜，该反应式为：
双酚S 四溴双酚S
2）四溴双酚S与烯丙基氯发生亲核取代反应生成四溴双酚S双烯丙基醚，四溴双酚S双烯丙基醚化学名称为：双（4-烯丙氧基-3，5-二溴苯基）砜，该反应式为：
四溴双酚S 四溴双酚S双烯丙基醚
3）四溴双酚S双烯丙基醚与液溴发生亲电加成反应生成八溴S醚，生成的八溴S醚颗粒平均粒径可达420-450μm，八溴S醚化学名称：双[3，5-二溴-4-(2，3二溴丙氧基)苯基]砜，该反应式为：
八溴S醚
步骤1）中，将双酚S通过溶剂溶解，加入液溴、然后加入无机碱至溶液呈中性，温度控制在40℃～50℃，反应4～6小时，然后冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体状四溴双酚S。
步骤2）中，将四溴双酚S溶于有机溶剂中，加入催化剂，升温至58-62℃，滴加有机溶剂-烯丙基氯的混合溶液，回流反应5～7小时，然后蒸出溶剂，加水洗涤过滤，干燥后得四溴双酚S双烯丙基醚。
步骤3）中，将四溴双酚S双烯丙基醚用溶剂溶解，滴加液溴和催化剂，在30℃～40℃反应1.5～3小时，然后除去残余的溴，用氢氧化钠水溶液调节pH至中性，除去上层水溶液，向有机层中加入乙醇，抽滤，得颗粒状八溴S醚。
步骤1）中双酚S与液溴的摩尔比为1.0∶4.0～4.1。
步骤2）中四溴双酚S与氯丙烯的摩尔比为1.0∶3.5～3.6。
步骤3）中四溴双酚S双烯丙基醚与液溴的摩尔比为1.0∶2.0～2.05。
步骤1）中溶剂为甲醇，所述无机碱为氢氧化钠，反应温度为40～50℃。
步骤2）中所述溶剂为异丙醇；催化剂为四丁基溴化铵、三甲基十六烷基溴化铵、苄基三乙基氯化铵的任一种。
步骤3）中所述的溶剂为氯仿；催化剂为四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、三甲基十六烷基溴化铵的任一种；反应温度为30～40℃。
本发明在生成的的八溴S醚氯仿层中加入乙醇，陈化5小时即可得到颗粒状八溴S醚，颗粒平均粒径可达420-450μm，克服了粒径较小的八溴S醚粉末在高温、加压条件下易发生结块现象，长期保存易发生板结等缺点。
本发明的有益效果如下：
1、生产的八溴S醚颗粒平均粒径可达420-450μm，克服了粒径较小的八溴S醚粉末在高温、加压条件下易发生结块现象，长期保存易发生板结等缺点。
2、克服了在八溴S醚传统生产方法中添加过氧化氢、氯气、次氯酸钠等氧化剂来氧化溴化氢为溴素致使工业成本高，毒性、危险性大的缺点。
3、本发明提供的八溴S醚生产方法，操作简单，工艺先进，溶剂可回收利用；合成的八溴S醚，总收率达到90％，液相纯度达99％。本发明所使用的原料易得、工艺先进、易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
四溴双酚S的合成：
在反应釜中，加入甲醇1100kg，水100kg，双酚S 250kg（1000mol），使之溶解。将320kg（2000mol）液溴滴加到上述反应体系中，再滴加32％的NaOH溶液160kg（1280mol），在45℃，反应2小时后，再一次滴加320kg（2000mol）液溴和32％的NaOH溶液160kg（1280mol），滴加完毕，再于45℃反应5小时。冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体，产物收率96.2％，熔点290～291℃。
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
在反应釜中，加入异丙醇500kg，四溴双酚S283kg（500mol），待完全溶解后，滴加10％氢氧化钠450kg，再加入2.0kg四丁基溴化铵，升温至60℃，开始滴加氯丙烯133.88kg（1750mol）和溶剂异丙醇15kg的混合溶液，回流反应6h。反应完成后，蒸出异丙醇，加水1000L，出料，抽滤，水洗，干燥得四溴双酚S双烯丙基醚，收率98.6％，熔点182-183℃。
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135.66kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加液溴68kg（425mol），再加入1.0kg三甲基十六烷基溴化铵，在35℃反应2h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得得颗粒状八溴S醚，收率97.5％，熔点121-122℃。
实施例2：
四溴双酚S的合成：
在反应釜中，加入甲醇1100kg，水100kg，双酚S 250kg（1000mol），使之溶解。将320kg（2000mol）液溴滴加到上述反应体系中，再滴加32％的NaOH溶液160kg（1280mol），在45℃，反应2小时后，再一次滴加320kg（2000mol）液溴和32％的NaOH溶液160kg（1280mol），滴加完毕，再于45℃反应4小时。冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体，产物收率94.3％，熔点290～291℃。
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
在反应釜中，加入异丙醇500kg，四溴双酚S283kg（500mol），待完全溶解后，滴加10％氢氧化钠450kg，再加入2.0kg四丁基溴化铵，升温至58℃，开始滴加氯丙烯133.88kg（1750mol）和溶剂异丙醇15kg的混合溶液，回流反应5h。反应完成后，蒸出异丙醇，加水1000L，出料，抽滤，水洗，干燥得四溴双酚S双烯丙基醚，收率95.1％，熔点182-183℃。
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135.66kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加溴68kg（425mol），再加入1.0kg三甲基十六烷基溴化铵，在35℃反应1.5h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得颗粒状八溴S醚，收率92.8％，熔点121-122℃。
实施例3：
四溴双酚S的合成：
在反应釜中，加入甲醇1100kg，水100kg，双酚S 250kg（1000mol），使之溶解。将320kg（2000mol）液溴滴加到上述反应体系中，再滴加32％的NaOH溶液160kg（1280mol），在45℃，反应2小时后，再一次滴加320kg（2000mol）液溴和32％的NaOH溶液160kg（1280mol），滴加完毕，再于45℃反应6小时。冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体，产物收率96.5％，熔点290～291℃。
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
在反应釜中，加入异丙醇500kg，四溴双酚S283kg（500mol），待完全溶解后，滴加1O％氢氧化钠450kg，再加入2.0kg四丁基溴化铵，升温至60℃，开始滴加氯丙烯133.88kg（1750mol）和溶剂异丙醇15kg的混合溶液，回流反应7h。反应完成后，蒸出异丙醇，加水1000L，出料，抽滤，水洗，干燥得四溴双酚S双烯丙基醚，收率98.8％，熔点182-183℃。
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135.66kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加溴68kg（425mol），再加入1.0kg三甲基十六烷基溴化铵，在35℃反应3h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得八溴S醚，收率98.1％，熔点121-122℃。
实施例4：
四溴双酚S的合成：
在反应釜中，加入甲醇1100kg，水100kg，双酚S 250kg（1000mol），使之溶解。将320kg（2000mol）液溴滴加到上述反应体系中，再滴加32％的NaOH溶液160kg（1280mol），在45℃，反应2小时后，再一次滴加320kg（2000mol）液溴和32％的NaOH溶液160kg（1280mol），滴加完毕，再于40℃反应5小时。冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体，产物收率93.7％，熔点290～291℃。
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
同实例1
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135.66kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加溴68kg（425mol），再加入1.0kg三甲基十六烷基溴化铵，在30℃反应2h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得八溴S醚，收率89.2％，熔点121-122℃。
实施例5：
四溴双酚S的合成：
在反应釜中，加入甲醇1100kg，水100kg，双酚S 250kg（1000mol），使之溶解。将320kg（2000mol）液溴滴加到上述反应体系中，再滴加32％的NaOH溶液160kg（1280mol），在45℃，反应2小时后，再一次滴加320kg（2000mol）液溴和32％的NaOH溶液160kg（1280mol），滴加完毕，再于50℃反应5小时。冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体，产物收率91.2％，熔点290～292℃。
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
同实例1
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135.66kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加溴68kg（425mol），再加入1.0kg三甲基十六烷基溴化铵，在40℃反应2h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得八溴S醚，收率90.1％，熔点121-123℃。
实施例6：
四溴双酚S的合成：
在反应釜中，加入甲醇1100kg，水100kg，双酚S 250kg（1000mol），使之溶解。将336kg（2100mol）液溴滴加到上述反应体系中，再滴加32％的NaOH溶液160kg（1280mol），在45℃，反应2小时后，再一次滴加320kg（2000mol）液溴和32％的NaOH溶液160kg（1280mol），滴加完毕，再于45℃反应5小时。冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体，产物收率95.5％，熔点290～291℃。
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
在反应釜中，加入异丙醇500kg，四溴双酚S283kg（500mol），待完全溶解后，滴加10％氢氧化钠450kg，再加入2.0kg四丁基溴化铵，升温至60℃，开始滴加氯丙烯173.7kg（1800mol）和溶剂异丙醇15kg的混合溶液，回流反应6h。反应完成后，蒸出异丙醇，加水1000L，出料，抽滤，水洗，干燥得四溴双酚S双烯丙基醚，收率97.9％，熔点182-183℃。
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135.66kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加溴68.88kg（430.5mol），再加入1.0kg三甲基十六烷基溴化铵，在35℃反应2h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得八溴S醚，收率95.4％，熔点121-122℃。
实施例7：
四溴双酚S的合成：
同实例1
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
在反应釜中，加入异丙醇500kg，四溴双酚S283kg（500mol），待完全溶解后，滴加10％氢氧化钠450kg，再加入2.0kg催化剂四丁基氯化铵，升温至60℃，开始滴加氯丙烯1404kg（1830mol）和异丙醇15kg的混合溶液，升温回流反应6h。反应完成后，蒸出异丙醇，加水1000L，出料，抽滤，水洗，干燥得四溴双酚S双烯丙基醚，收率92.1％，熔点182-183℃。
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加溴68kg（425mol），再加入1.0kg四丁基溴化铵，在35℃反应2h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得八溴S醚，收率93.2％，熔点121-122℃。
实施例8：
四溴双酚S的合成：
同实例1
四溴双酚S双烯丙基醚的合成：
在反应釜中，加入异丙醇500kg，四溴双酚S283kg（500mol），待完全溶解后，滴加10％氢氧化钠450kg，再加入2.0kg催化剂苄基三乙基氯化铵，升温至60℃，开始滴加氯丙烯1404kg（1830mol）和异丙醇15kg的混合溶液，升温回流反应6h。反应完成后，蒸出异丙醇，加水1000L，出料，抽滤，水洗，干燥得四溴双酚S双烯丙基醚，收率90.5％，熔点182-183℃。
八溴醚的合成：
在反应釜中，加入四溴双酚S双烯丙基醚135kg（210mol），氯仿300kg，开始滴加溴68kg（425mol），再加入1.0kg四丁基氯化铵，在35℃反应2h，然后滴加饱和亚硫酸氢钠溶液，除去残余的溴素，棕色液体变为白色，用5％的氢氧化钠水溶液洗涤至中性，去出上层水，向氯仿层中加入200kg乙醇，抽滤，得八溴S醚，收率89.2％，熔点121-122℃。
Claims (10)
1.一种颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1）双酚S与液溴发生亲电取代反应生成四溴双酚S，所述四溴双酚S化学名称为：4，4’-二羟基-3，3’，5，5’-四溴二苯砜，该反应式为：
双酚S 四溴双酚S
2）四溴双酚S与烯丙基氯发生亲核取代反应生成四溴双酚S双烯丙基醚，四溴双酚S双烯丙基醚化学名称为：双（4-烯丙氧基-3，5-二溴苯基）砜，该反应式为：
四溴双酚S 四溴双酚S双烯丙基醚
3）四溴双酚S双烯丙基醚与液溴发生亲电加成反应生成八溴S醚，生成的八溴S醚颗粒平均粒径可达420-450μm，八溴S醚化学名称：双[3，5-二溴-4-(2，3二溴丙氧基)苯基]砜，该反应式为：
八溴S醚
2.根据权利要求1所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤1）中，将双酚S通过溶剂溶解，加入液溴、然后加入无机碱至溶液呈中性，温度控制在40℃～50℃，反应4～6小时，然后冷却、过滤、水洗、干燥得白色晶体状四溴双酚S。
3.根据权利要求1所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤2）中，将四溴双酚S溶于有机溶剂中，加入催化剂，升温至58-62℃，滴加有机溶剂-烯丙基氯的混合溶液，回流反应5～7小时，然后蒸出溶剂，加水洗涤过滤，干燥后得四溴双酚S双烯丙基醚。
4.根据权利要求1所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤3）中，将四溴双酚S双烯丙基醚用溶剂溶解，滴加液溴和催化剂，在30℃～40℃反应1.5～3小时，然后除去残余的溴，用氢氧化钠水溶液调节pH至中性，除去上层水溶液，向有机层中加入乙醇，抽滤，得颗粒状八溴S醚。
5.根据权利要求2所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤1）中双酚S与液溴的摩尔比为1.0∶4.0～4.1。
6.根据权利要求3所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤2）中四溴双酚S与氯丙烯的摩尔比为1.0∶3.5～3.6。
7.根据权利要求4所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤3）中四溴双酚S双烯丙基醚与液溴的摩尔比为1.0∶2.0～2.05。
8.根据权利要求2或5所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤1）中溶剂为甲醇，所述无机碱为氢氧化钠，反应温度为40～50℃。
9.根据权利要求3或6所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤2）中所述溶剂为异丙醇；催化剂为四丁基溴化铵、三甲基十六烷基溴化铵、苄基三乙基氯化铵的任一种。
10.根据权利要求4或7所述的颗粒状阻燃剂八溴S醚的生产方法，其特征在于：步骤3）中所述的溶剂为氯仿；催化剂为四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、三甲基十六烷基溴化铵的任一种；反应温度为30～40℃。
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