CN106700078A - 一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂及其制备方法，是在溶剂中利用含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚、乙烯基硅烷类物质、含磷活性物质与硅烷偶联剂在催化剂作用下相互反应，得到聚硅氧烷阻燃剂。该阻燃剂分子中含有大量苯环等有机基团、较长的‑Si‑O‑Si‑主链以及杂化结构，具有疏水性，接触角达到95°，能够提高其与高聚物之间的相容性；具有较高的热稳定性，能够满足高聚物的加工要求；含有大量的碳、氮、磷和硅元素，可以同时作为膨胀体系中的碳源与气源，同时具有多种阻燃元素的协同阻燃效应，成碳能力强，阻燃效率高。

Description

一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂及其制备方法，属于阻燃剂制备技术领域。
背景技术
在当代生活中，高分子材料工业迅速发展，高分子材料在各行各业的应用越来越广泛，这使人们不但要求其具有优异的性能，而且要求其使用安全、对环境无害。而大多数高分子材料极易燃烧，在燃烧的时候会释放易燃气体与有毒烟雾，容易导致火灾并对人、环境造成危害。因此，为了减少火灾隐患以及减少火灾带来的损害，阻燃性已经成为材料性能的重要性能要求之一，人们对无卤环境友好型阻燃剂的需求不断增加。
近些年来，研究学者偏爱于膨胀型阻燃剂，膨胀型阻燃剂相关文章越来越多。膨胀型阻燃剂是由酸源、炭源和气源三个基本要素构成的高效低毒的绿色阻燃剂。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成膨胀型炭质泡沫层，起到隔氧、隔热、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，并且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。其不仅克服了含卤阻燃剂对人与环境有害的缺点，而且还克服了无机阻燃剂对基材带来的力学、加工性能等不良影响。目前，研究学者普遍关注于磷-氮系阻燃剂的研究和应用，其有良好的热稳定性、水溶性小、阻燃性能持久、毒性较低，应用前景广阔。但是有些磷-氮系阻燃剂具有易吸潮、易团聚等缺点影响了其阻燃效率、其与基体的相容性。通过采用分子设计的方法从而制备性能良好的阻燃剂是目前研究的热点。聚硅氧烷具有良好的耐热性、耐氧化性、优异阻燃性质等良好性质而引起了人们的广泛关注，以聚硅氧烷为主的含硅化合物作为新型阻燃剂研究逐渐广泛。
中国专利公开号为CN1724591公开了“一种含磷和环氧基的有机硅阻燃剂及其制备方法”，该方法的步骤是：甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和含端反应性双键有机硅烷偶联剂在催化剂作用下加聚反应生成环氧化硅油，然后将其与含磷活性物质反应，冷却除去溶剂得到产物。该发明所得到的阻燃剂分子量较小，含有的阻燃元素较少，阻燃效果有待改善。
中国专利公开号为CN104017169A公开了“一种含交联及杂化结构的核壳型水性聚氨酯乳液的制备方法”，该方法通过多元醇、多元异氰酸酯、可反应性单体(丙烯酸酯单体或苯乙烯单体)在催化剂的催化下进行反应，得到含交联及杂化结构的核壳型水性聚氨酯乳液。该发明中产物具有较少的阻燃元素，阻燃效率较低。
中国专利公开号为CN101443346公开了“基于多元醇和至少一种聚合或非聚合的、尤其是聚有机硅氧烷类的其它分子实体的杂化化合物，及其制备方法和应用”，本发明是通过含氢硅油与多个含有硅元素的不饱和单体如炔类、腈类等在催化剂下进行反应，得到多种含有杂化结构的聚硅氧烷。
中国专利公开号为CN102432873A公开了“一种无机/有机杂化物的合成及其对环氧树脂的改性”，该发明以笼型八聚-氨丙基硅倍半氧烷(POSS-NH2)为前躯体，将其与正丁基缩水甘油醚及1,4-丁二醇二缩水甘油醚按化学摩尔比1∶10∶2反应制得杂化物(DRT)，并用此杂化物对E-51环氧树脂进行改性。该发明中的笼型八聚-氨丙基硅倍半氧烷(POSS-NH2)成本较高，且合成困难。
中国专利公开号为CN103159948A公开了“一种低介电常数POSS/含氟聚芳醚酮纳米复合材料及其制备方法”，该方法通过化学键合作用将POSS组分接枝于聚合物的侧链，形成杂化结构的纳米复合材料。而该复合材料中含有氟元素，用作阻燃剂时，会对环境与人体造成危害。含卤阻燃剂因其危害性会逐渐被淘汰，失去开发与应用价值，而无卤阻燃剂会逐渐受到学者与社会的青睐。
中国专利公开号为CN101701058A公开了“一种含三聚氰胺有机硅杂化结构的环氧树脂及其制备方法和应用”，该环氧树脂的制备方法是将三聚氰胺和甲醛溶液在pH=7-10条件下于反应，然后加入催化剂及环氧基硅烷，进行水解缩合反应。该发明中杂化结构材料的原料甲醛溶液对人体危害极大，而且阻燃效率有限。而本发明中的原料均是环境友好型原料，对人体与环境无危害。聚硅氧烷阻燃剂除了含有杂化结构以及大量的硅、氮元素之外，还有大量的苯环以及磷元素，阻燃性质更好，阻燃剂具有良好的热稳定性。
中国专利公开号为CN101935399A公开了“一种含磷有机硅阻燃剂制备方法”，该方法是：在催化剂存在下，将活性磷化合物与含羟基聚硅氧烷进行反应，反应完毕之后经过过滤、蒸除低沸物而得到含磷有机阻燃剂产品。虽然该发明生产方法简单高效，可以回收反应副产物，但是该阻燃剂中的阻燃元素有限，且只有N、P、C三种阻燃元素，阻燃效果有限。
发明内容
本发明旨在提供一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，且提供了合成该阻燃剂的方法，工艺条件简单，结构设计合理，产率高；该阻燃剂具有良好的疏水性、优良的热稳定性、阻燃效率高、与高聚物基体相容性好等优点。该聚硅氧烷阻燃剂氮、磷、硅阻燃元素含量高，可以同时起到碳源及气源的作用。
本发明提供了一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其结构式为：
其中，m>0，n>0，u>0，v>0，x≥0，y≥0；m、n、u为正整数，x、y为非负整数；
R1与R2分别是H、CH3或OH中的一种；
R3为CH2-CH(OH)-CH2-P(=O)-(C6H5)2、CH2-CH(CH2OH)-P(=O)-(C6H5)2、CH(OH)-CH2-P(=O)(OH)2、CH2CH(CH2OH)-P(=O)-O-C12H8、CH2CH(OH)-CH2-P(=O)-O-C12H8、CH(OH)-CH2-P(=O)2或CH(OH)-CH2-P(=O)(OH)H中的一种；
T为NH、CH2或COO(CH2)3中的一种；
R4为(CH2)3NH2、(CH2)3-O-CH2-C2H3O、(CH2)3-NCO、(CH2)3-NH-C(=O)-NH2、(CH2)3-NH-(CH2)2-NH2、NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2或(CH2)3-O-C(=O)-C(CH2)=CH2中的一种。
所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，由以下重量份数的原料制成：
含氢硅油 5-10份；
烯丙基缩水甘油醚 30-50份；
乙烯基硅烷类 10-20份；
含磷活性物 20-50份；
硅烷偶联剂 5-25份；
上述原料在催化剂作用下，于溶剂中发生反应，得到聚硅氧烷阻燃剂；反应过程中，催化剂的用量为2.12505-8.4501份；溶剂的用量为220-420份；洗涤溶剂的用量为100-200份。
进一步地，所述的含氢硅油是聚(甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物)、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷和氢封端聚二甲基硅氧烷中的一种。
进一步地，所述的催化剂分为三种，催化剂Ⅰ是Speier催化剂与Karstdet催化剂中的一种，催化剂Ⅱ是三苯基膦和三乙醇胺中的一种，催化剂Ⅲ是氨水、冰乙酸与浓盐酸中的一种；反应过程中，催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的用量分别是5*10-5-10-4份、0.125-0.45份、2-8份。
进一步地，所述的乙烯基硅烷类满足分子式CH2=CH-T-X，其中T代表-NH-、-CH2-或-COO(CH2)3-，X代表-Si-(OCH2CH3)3或-Si-(OCH3)3。
进一步地，所述的含磷活性物是磷酸、亚磷酸、甲基磷酸二乙酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二烷基酯、二苯基磷氧和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的一种或两种；当使用两种时，二者的摩尔比为1:1。
进一步地，所述的洗涤溶剂是丙酮、无水乙醇、去离子水、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种；当使用两种时，二者的体积比是1:1。
进一步地，所述的溶剂分别是甲苯、苯、丙酮、二氯甲烷、去离子水、异丙醇、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺或乙醇中的一种或两种；当使用两种时，二者的体积比是1:1。
进一步地，所述的硅烷偶联剂是3-氨基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、脲丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、二甲基二异氰酸基硅烷、3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的一种或两种；当使用两种时，二者的摩尔比是1:1。
本发明提供了一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将含氢硅油、催化剂Ⅰ和30-70份溶剂加入到配有回流冷凝管、温度计与磁力搅拌、惰性气氛的四口烧瓶中，升温至60-80℃后恒温搅拌10-30min；
（2）升温至90-110℃后，在3-5h内将恒压漏斗中的乙烯基硅烷、烯丙基缩水甘油醚与30-50份溶剂逐滴加入到四口烧瓶中，恒温反应10-24h；
（3）通过减压蒸馏除去溶剂以及未反应物质，得到阻燃剂中间体I；
（4）将中间体I、含磷活性物质、催化剂Ⅱ与60-100份溶剂加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，通入氮气，升温至90-110℃后恒温反应10-24h；
（5）通过减压蒸馏除去溶剂，用洗涤溶剂除去未反应物质以及小分子物质，得到阻燃剂中间体II；
（6）将中间体II、硅烷偶联剂、催化剂Ⅲ与100-200份溶剂加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，在室温至100℃后恒温反应8-36h；
（7）将上述溶液经过减压蒸馏得到产物，用洗涤溶剂进行多次洗涤，之后在60-100℃下干燥12-24h，获得含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂。
本发明利用含氢硅油与烯丙基缩水甘油醚、乙烯基硅烷类物质在催化剂下进行氢化硅烷化反应，得到具有大分子量的产物；之后利用含磷活性物质与烯丙基缩水甘油醚反应；最后利用硅烷偶联剂与乙烯基硅烷类物质在催化剂下进行反应，得到有机硅杂化结构、多种阻燃元素的聚硅氧烷阻燃剂。本发明中的阻燃剂除了含有大量的硅与磷阻燃元素之外，还有大量的氮阻燃元素，在聚合物燃烧时，具有氮、硅、磷、碳多种阻燃元素的协同阻燃效应，分子侧链上的大量苯环与杂化结构也使得阻燃剂有良好的热稳定性，阻燃效率更高。同时，分子上含有未完全反应的-Si-OH基团，其与高聚物之间会形成化学键的结合，从而与高聚物之间具有良好的相容性，对聚合物的机械性能破坏更小。
本发明的有益效果：
（1）本发明中的聚硅氧烷阻燃剂同时含有C、N、P、Si四种阻燃元素，具有多种阻燃元素的协同阻燃效应，可以同时起到碳源和气源的作用；同时含有大量的苯环、较长的-Si-O-Si-主链以及杂化结构，阻燃性能优异；
（2）本发明中的聚硅氧烷具有疏水性，可以改善其与聚合物基体之间的相容性，同时，含有的碳羟基与硅羟基等可以固化环氧基的基团，热稳定良好，产率高，阻燃效果良好，在高温时具有良好的成碳性；
（3）本发明中的杂化结构是通过合理选择廉价原料以及适宜的反应条件而得到的产物，产物具有杂化结构，杂化结构及大量的苯环，使得阻燃性更好；
（4）所得聚硅氧烷阻燃剂具有良好的疏水性，同时具有未完全反应的-Si-OH，能够显著提高其与高聚物基体之间的相容性，对基体材料力学性能损害小；
（5）本发明中的聚硅氧烷阻燃剂不含卤素，制备过程中的溶剂可以回收再利用，对环境与人体无危害，阻燃效率高，产率大；
（6）合成的聚硅氧烷阻燃剂具有未反应完全的活泼基团，可作为改性剂对其他物质进行改性从而获得性能理想的物质；
（7）生产工艺简单，产量高，适宜多种聚合物基体的阻燃，易于实现工业化生产，具有很好的应用开发前景。
附图说明
图1为实施例1所得聚硅氧烷阻燃剂的FTIR图。
图2为实施例1所得聚硅氧烷阻燃剂的热重谱图。
图3为实施例1所得聚硅氧烷阻燃剂的接触角示意图。
具体实施方式
本发明将通过以下具体实施例来进行更加详细说明，但本发明不局限于以下实施例，任何本领域的研究者未经过创新性实验所得到的材料、制备方法等都应该在本发明的保护范围之内。
实施例1：
将6份聚(甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物)、6*10-5份Karstdet催化剂和70份异丙醇加入到配有回流冷凝管、温度计与磁力搅拌、惰性气氛的四口烧瓶中，升温至60℃后恒温搅拌30min；升温至100℃后，在4h内将恒压漏斗中的10份CH2=CH-NH-Si-(OCH2CH3)3、30份烯丙基缩水甘油醚及30份异丙醇逐滴加入到四口烧瓶中，恒温反应24h；通过减压蒸馏除去溶剂以及未反应物质，得到阻燃剂中间体I；将上一步骤得到的阻燃剂中间体I、50份含磷活性物质二苯基磷氧、0.18份三乙醇胺与100份异丙醇加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，通入氮气，升温至110℃后恒温反应10h；通过减压蒸馏除去溶剂，用80份丙酮与无水乙醇除去未反应物质以及小分子物质，得到阻燃剂中间体II；将上一步骤得到的所有中间体II、20份N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷与脲丙基三乙氧基硅烷(摩尔比1:1)、200份异丙醇加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，滴入8份浓盐酸，升温至50℃后恒温反应24h；将上述溶液经过减压蒸馏得到产物，用50份无水乙醇与丙酮(体积比1:1)进行多次洗涤，之后在80℃下干燥24h，获得含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂。
本发明实施例中每份代表1g。
在上述实验过程中，聚硅氧烷阻燃剂的红外光谱如图1所示。明显地，含磷活性物质中位于2438cm-1与2384cm-1的-PH的伸缩振动峰，在聚硅氧烷阻燃剂中完全消失，位于909cm-1处的环氧基的峰基本上消失，含磷活性物质中的特征峰如-P=O等在聚硅氧烷阻燃剂中均能够找到，在3200-3430cm-1为碳羟基的特征峰，位于1640cm-1处的双键特征吸收峰完全消失，位于3288-3361cm-1是-NH-的吸收峰，而位于2168 cm-1与906 cm-1处的-SiH峰完全消失。以上证据说明，理想的阻燃剂已经成功制备了。
所制备的聚硅氧烷阻燃剂的热重曲线如图2所示，聚硅氧烷阻燃剂的初始分解温度较低可能是由于未完全烘干，而且当温度达到800℃时，合成的聚硅氧烷阻燃剂的残重高达50.62%，说明该成炭剂有较好的热稳定性和成炭性。
所制备的聚硅氧烷阻燃剂的接触角示意图如图3所示，合成的聚硅氧烷阻燃剂的接触角达到了95°，呈疏水性，可以改善与高聚物基体的相容性。
实施例2
将5份聚(甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物)、8*10-5 Speier催化剂和50份苯加入到配有回流冷凝管、温度计与磁力搅拌、惰性气氛的四口烧瓶中，升温至80℃后恒温搅拌10min；升温至95℃后，在3h内将恒压漏斗中10份CH2=CH-COO(CH2)3-(H3C)Si-(OCH3)3、50份烯丙基缩水甘油醚、50份苯溶液逐滴加入到四口烧瓶中，恒温反应18h；通过减压蒸馏除去溶剂以及未反应物质，得到阻燃剂中间体I；将上一步骤得到的阻燃剂中间体I、20份9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物与亚磷酸(二者的摩尔比为1:1)、0.2份三苯基膦与100份苯加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，通入氮气，升温至90℃后恒温反应24h；通过减压蒸馏除去溶剂，用60份无水乙醇除去未反应物质以及小分子物质，得到阻燃剂中间体II；将上一步骤得到的阻燃剂中间体II、5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷与异氰酸丙基三乙氧基硅烷(摩尔比1:1)、200份乙醇加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，滴入7.5份冰乙酸，室温反应36h；将上述溶液经过减压蒸馏得到产物，用60份无水乙醇进行多次洗涤，之后在100℃下干燥12h，获得含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂。
实施例3
将9份1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、5*10-5 Karstdet催化剂和50份甲苯溶剂加入到配有回流冷凝管、温度计与磁力搅拌、惰性气氛的四口烧瓶中，升温至70℃后恒温搅拌25min；升温至110℃后，在4h内将恒压漏斗中15份CH2=CH-Si-(OCH3)3、40份烯丙基缩水甘油醚、40份甲苯溶液逐滴加入到四口烧瓶中，恒温反应10h；通过减压蒸馏除去溶剂以及未反应物质，得到阻燃剂中间体I；将上一步骤得到的阻燃剂中间体I、50份二苯基磷氧、0.125份三苯基膦与80份甲苯加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，通入氮气，升温至100℃后恒温反应12h；通过减压蒸馏除去溶剂，用50份丙酮除去未反应物质以及小分子物质，得到阻燃剂中间体II；将上一步骤得到的阻燃剂中间体II、17.5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷(摩尔比1:1)、170份乙醇加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，滴入5份浓盐酸，升温至70℃后恒温反应24h；将上述溶液经过减压蒸馏得到产物，用50份丙酮进行多次洗涤，之后在90℃下干燥24h，获得含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂。
实施例4
将10份氢封端聚二甲基硅氧烷、10-4份Karstdet催化剂和30份甲苯溶剂加入到配有回流冷凝管、温度计与磁力搅拌、惰性气氛的四口烧瓶中，升温至80℃后恒温搅拌10min；升温至90℃后，在5h内将恒压漏斗中的10份CH2=CH-Si-(OCH2CH3)3、50份烯丙基缩水甘油醚、30份甲苯溶液逐滴加入到四口烧瓶中，恒温反应20h；通过减压蒸馏除去溶剂以及未反应物质，得到阻燃剂中间体I；将上一步骤得到的阻燃剂中间体I、35份亚磷酸二烷基酯与二苯基磷氧、0.45份三乙醇胺与60份甲苯加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，通入氮气，升温至100℃后恒温反应15h；通过减压蒸馏除去溶剂，用80份丙酮与无水乙醇除去未反应物质以及小分子物质，得到阻燃剂中间体II；将上一步骤得到的阻燃剂中间体II、25份二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、100份甲苯加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，滴入6份氨水，室温反应36h；将上述溶液经过减压蒸馏得到产物，用80份无水乙醇与丙酮(体积比为1:1)进行多次洗涤，之后在95℃下干燥24h，获得含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂。
实施例5
将5份聚甲基氢硅氧烷、9*10-5份Speier催化剂和40份N,N-二甲基甲酰胺溶剂加入到配有回流冷凝管、温度计与磁力搅拌、惰性气氛的四口烧瓶中，升温至70℃后恒温搅拌15min；升温至110℃后，在3h内将恒压漏斗中的20份CH2=CH-CH2-Si-(OCH2CH3)3、35份烯丙基缩水甘油醚、30份N,N-二甲基甲酰胺逐滴加入到四口烧瓶中，恒温反应20h；通过减压蒸馏除去溶剂以及未反应物质，得到阻燃剂中间体I；将上一步骤得到的阻燃剂中间体I、40份二苯基磷氧与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、0.41份三苯基膦与100份N,N-二甲基甲酰胺加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，通入氮气，升温至90℃后恒温反应15h；通过减压蒸馏除去溶剂，用100份丙酮除去未反应物质以及小分子物质，得到阻燃剂中间体II；将上一步骤得到的阻燃剂中间体II、15份二甲基二异氰酸基硅烷、100份N,N-二甲基甲酰胺加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，滴入2份氨水，升温至55℃后恒温反应24h；将上述溶液经过减压蒸馏得到产物，用100份无水乙醇进行多次洗涤，之后在80℃下干燥24h，获得含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂。

Claims (10)

1.一种含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：其结构式为：
其中，m>0，n>0，u>0，v>0，x≥0，y≥0；m、n、u为正整数，x、y为非负整数；
R1与R2分别是H、CH3或OH中的一种；
R3为CH2-CH(OH)-CH2-P(=O)-(C6H5)2、CH2-CH(CH2OH)-P(=O)-(C6H5)2、CH(OH)-CH2-P(=O)(OH)2、CH2CH(CH2OH)-P(=O)-O-C12H8、CH2CH(OH)-CH2-P(=O)-O-C12H8、CH(OH)-CH2-P(=O)2或CH(OH)-CH2-P(=O)(OH)H中的一种；
T为NH、CH2或COO(CH2)3中的一种；
R4为(CH2)3NH2、(CH2)3-O-CH2-C2H3O、(CH2)3-NCO、(CH2)3-NH-C(=O)-NH2、(CH2)3-NH-(CH2)2-NH2、NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2或(CH2)3-O-C(=O)-C(CH2)=CH2中的一种。
2.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
含氢硅油 5-10份；
烯丙基缩水甘油醚 30-50份；
乙烯基硅烷类 10-20份；
含磷活性物 20-50份；
硅烷偶联剂 5-25份；
上述原料在催化剂作用下，于溶剂中发生反应，得到聚硅氧烷阻燃剂；反应过程中，催化剂的用量为2.12505-8.4501份；溶剂的用量为220-420份；洗涤溶剂的用量为100-200份。
3.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：所述含氢硅油是氢封端聚二甲基硅氧烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、聚(甲基氢硅氧烷)或聚(甲基氢硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物)中的一种。
4.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：所述的催化剂分为三种，催化剂Ⅰ是Speier催化剂与Karstdet催化剂中的一种，催化剂Ⅱ是三苯基膦和三乙醇胺中的一种，催化剂Ⅲ是氨水、冰乙酸与浓盐酸中的一种；反应过程中，催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三者的用量分别是5*10-5-10-4份、0.125-0.45份、2-8份。
5.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：乙烯基硅烷类满足分子式CH2=CH-T-X，其中T代表-NH-、-CH2-或-COO(CH2)3-，X代表-Si-(OCH2CH3)3或-Si-(OCH3)3。
6.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：所述含磷活性物是磷酸、亚磷酸、甲基磷酸二乙酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二烷基酯、二苯基磷氧和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物中的一种或两种；当使用两种时，二者的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：所述的洗涤溶剂是丙酮、无水乙醇、去离子水、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种；当使用两种时，二者的体积比是1:1。
8.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：所述的溶剂分别是甲苯、苯、丙酮、二氯甲烷、去离子水、异丙醇、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺或乙醇中的一种或两种；当使用两种时，二者的体积比是1:1。
9.根据权利要求1所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是3-氨基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、脲丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、二甲基二异氰酸基硅烷、3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的一种或两种；当使用两种时，二者的摩尔比是1:1。
10.一种权利要求1~9任一项所述的含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将含氢硅油、催化剂Ⅰ和30-70份溶剂加入到配有回流冷凝管、温度计与磁力搅拌、惰性气氛的四口烧瓶中，升温至60-80℃后恒温搅拌10-30min；
（2）升温至90-110℃后，在3-5h内将恒压漏斗中的乙烯基硅烷、烯丙基缩水甘油醚与30-50份溶剂逐滴加入到四口烧瓶中，恒温反应10-24h；
（3）通过减压蒸馏除去溶剂以及未反应物质，得到阻燃剂中间体I；
（4）将阻燃剂中间体I、含磷活性物、催化剂Ⅱ与60-100份溶剂加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，通入氮气，升温至90-110℃后恒温反应10-24h；
（5）通过减压蒸馏除去溶剂，用洗涤溶剂除去未反应物质以及小分子物质，得到阻燃剂中间体II；
（6）将阻燃剂中间体II、硅烷偶联剂、催化剂Ⅲ与100-200份溶剂加入到四口烧瓶，配置回流冷凝管、温度计与磁力搅拌，在室温-100℃恒温反应8-36h；
（7）将上述溶液经过减压蒸馏得到产物，用洗涤溶剂进行多次洗涤，之后在60-100℃下干燥12-24h，获得含杂化结构的聚硅氧烷阻燃剂。
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