CN109503887A - 一种硅烷阻燃剂的制备方法 - Google Patents

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吴哥德
王琪宇
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Abstract

本发明提供了一种硅烷阻燃剂的制备方法，加入100份玻璃微珠，乙烯基三乙氧基硅烷、以及4‑(3‑CBZ‑氨基‑3‑甲酸甲酯烯丙基)‑1‑N‑BOC‑哌啶，4‑四氢‑1H‑吡咯‑1‑基戊‑3‑烯‑2‑酮，2，4，6‑三(2，4，6‑三溴苯氧基)‑1，3，5‑三嗪，以及聚合助剂，在70℃‑90℃反应10‑18h，过滤，烘干后得到产品。

Description

一种硅烷阻燃剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃剂的制备方法，尤其是一种硅烷阻燃剂的制备方法。
背景技术
含磷化合物具有较大的毒性，在合成阻燃改性的过程中含磷化合物会危害操作人员的身体健康，且此种制备方法工艺复杂，制备成本相对比较高；若能提供一种能够减小对耐热性能、抗氧化性能等造成的负面影响，并使得成品易从反应体系中分离的硅烷阻燃剂的制备方法，将具有非常重要的意义。
CN105038819A涉及一种新型硅烷阻燃剂的制备方法，包括以下步骤，1)、以硅氧烷为原料，将硅氧烷溶于有机溶剂中，加入氢氧化钾催化剂，搅拌均匀后，加热回流15-30分钟，得钠络合物；2)、稍冷后，加入三氯化磷取代，再回流25-40分钟，将钠络合物转换成磷络合物；3)、冷却后，过滤，将滤液浓缩后，再冷却至-5℃，白色晶体生成；4)、将步骤3)所得的白色晶体用甲醇冲洗，然后置于室温的真空烘箱中干燥0.6-1.5小时，即得硅烷阻燃剂；本发明同现有技术相比，不仅反应条件温和，反应温度适中，所得成品能够很容易地从反应体系中分离，而且能够有效地提高阻燃性能和抗氧化性能，同时力学、绝缘、耐热性能均不受影响。
CN103319514B涉及一种阻燃剂二(二溴丙氧基)二(三溴苯氧基)硅烷化合物及其制备方法，制备方法为：8℃下向四氯化硅的有机溶液中滴加等摩尔的二溴丙醇，在35℃保温反应1h，再加入两倍摩尔的三溴苯酚，在60-90℃保温反应4-6h，再滴加等摩尔的二溴丙醇，在70-95℃保温反应5-7h，减压蒸馏除去溶剂，得产品二(二溴丙氧基)二(三溴苯氧基)硅烷。该产品是优异的阻燃增塑剂，具有成炭防滴落作用，可用作聚氯乙烯、不饱和聚酯、聚氨酯和环氧树脂等材料的阻燃剂；其原料价廉易得，生产成本低，设备投资少，生产工艺简单，易于规模化生产。
CN103319516B涉及一种阻燃剂三溴苯氧基三(二氯丙氧基)硅烷化合物及其制备方法，制备方法为：向四氯化硅的有机溶液中滴加等摩尔的二氯丙醇，在35℃反应1h，再加入等摩尔的三溴苯酚，在50-80℃反应2-5h，再滴加两倍摩尔的二氯丙醇，在50-70℃反应3-6h，减压蒸馏除去溶剂，得产品三溴苯氧基三(二氯丙氧基)硅烷。该产品是优良的阻燃增塑剂，具有成炭防滴落作用，可用作聚氯乙烯、不饱和聚酯、聚氨酯和环氧树脂等材料的阻燃剂；其原料价廉易得，生产成本低，设备投资少，生产工艺简单，易于规模化生产。
现有技术中的有机硅阻燃剂制备技术生产工艺较为复杂，燃烧后产生有毒有害气体较多，阻燃性能仍有上升空间，需要开发新型高效阻燃剂进行改进。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种硅烷阻燃剂的制备方法，其特征在于制备步骤包括：
在反应釜中，按重量份计加入100份玻璃微珠，1000-3000份水，1-4份聚乙烯醇，0.5-2份过氧化苯甲酰，1-5份乙烯基三乙氧基硅烷、以及4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶，4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮，2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，在70℃-90℃反应10-18h，过滤，烘干后得到产品。
所述2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪加量为1-5份；所述4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶加量为0.01-0.1份；所述4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮加量为0.01-0.1份。
所述的2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，乙烯基三乙氧基硅烷，4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶，4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮，玻璃微珠，均为市售产品。
本发明的有益效果：
采用本专利所用玻璃微珠，2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，经过改性处理，加入4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶，4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮，得到本发明的阻燃剂产品，极限氧指数增加量也非常显著，比现有技术的纳米有机硅阻燃剂提高30％以上。
具体实施方式
以下实例仅仅是进一步说明本发明，并不是限制本发明保护的范围。
所述纳米有机硅阻燃剂为市售产品。
实施例1：
在5000L反应釜中，加入100Kg玻璃微珠，2Kg2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，3Kg乙烯基三乙氧基硅烷、0.03Kg4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶，0.05Kg4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮，2000Kg水，2Kg聚乙烯醇，1Kg过氧化苯甲酰，在85℃条件下反应12h，过滤，烘干后得到产品。产品编号W-1。
实施例2：
在5000L反应釜中，加入100Kg玻璃微珠，1Kg2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，1Kg乙烯基三乙氧基硅烷、0.01Kg4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶，0.01Kg4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮，1000Kg水，1Kg聚乙烯醇，0.5Kg过氧化苯甲酰，在70℃条件下反应18h，过滤，烘干后得到产品。产品编号W-2。
实施例3：
在5000L反应釜中，加入100Kg玻璃微珠，5Kg2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，5Kg乙烯基三乙氧基硅烷、0.1Kg4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶，0.1Kg4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮，3000Kg水，4Kg聚乙烯醇，2Kg过氧化苯甲酰，在90℃条件下反应10h，过滤，烘干后得到产品。产品编号W-3。
比较例1：
乙烯基三乙氧基硅烷不加入，其它同实施例1。所得产品编号为W-4。
比较例2：
4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶不加入，其它同实施例1。所得产品编号为W-5。
比较例3：
4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮不加入，其它同实施例1。所得产品编号为W-6。
比较例4：
使用纳米有机硅阻燃剂作为对比，编号为W-7。
实施例4：
参照：GB/T2406-2008《塑料燃烧性能试验方法-氧指数法》测试产物在聚氯乙烯中的阻燃性能。90份邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、5份Sb2O3、100份聚氯乙烯(PVC)、5份实施例1-3以及对比例1-4的阻燃剂，以比例混合均匀后用挤出机挤出，并制成长12cW，直径为3WW的样条并对其阻燃和物理性能进行了测试，试验结果如表1所示：
表1不同工艺做出的试验样品阻燃性能的比较
编号 极限氧指数％
W-1 42.2
W-2 41.5
W-3 44.6
W-4 35.1
W-5 35.8
W-6 37.6
W-7 30.2
未添加阻燃剂 23.8

Claims (4)

1.一种硅烷阻燃剂的制备方法，其特征在于制备步骤包括：
在反应釜中，按重量份计加入100份玻璃微珠，1000-3000份水，1-4份聚乙烯醇，0.5-2份过氧化苯甲酰，1-5份乙烯基三乙氧基硅烷、以及4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶，4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮，2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，在70℃-90℃反应10-18h，过滤，烘干后得到产品。
2.权利要求1所述的一种硅烷阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪加量为1-5份。
3.权利要求1所述的一种硅烷阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述4-(3-CBZ-氨基-3-甲酸甲酯烯丙基)-1-N-BOC-哌啶加量为0.01-0.1份。
4.权利要求1所述的一种硅烷阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述4-四氢-1H-吡咯-1-基戊-3-烯-2-酮加量为0.01-0.1份。
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