阻燃增塑劑甲基矽酸酯化合物及其製備方法
2023-10-10 22:19:44 3
專利名稱：阻燃增塑劑甲基矽酸酯化合物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種阻燃增塑劑甲基矽酸酯化合物及其製備方法。具體涉及一種甲基矽酸三(一氯丙基)酯化合物及其製備方法。甲基矽酸三(一氯丙基)酯屬有機矽阻燃增塑劑，適合用於聚氯乙烯、聚氨酯、環氧樹脂、不飽和樹脂等的阻燃增塑添加劑。
背景技術：
隨著合成有機高分子材料的大量應用，增塑劑用量巨大，為了解決高分子材料的易燃問題，阻燃劑得到了快速發展。目前阻燃劑用量是僅次於增塑劑用量的第二大助劑。人們從使用方便的角度總希望阻燃性和增塑性能在同一化合物結構裡體現出來，即合成阻燃增塑劑；從應用中發現有些材料如聚氯乙烯本身具有很好的阻燃性，但由於易燃增塑劑的加入使材料變的易燃，也即由於增塑劑的使用同時必須加入阻燃劑，為了克服此問題也提醒人們開發新的阻燃增塑劑。目前磷系阻燃增塑劑已有應用，矽系阻燃增塑劑由於價格昂貴開發應用受到了限制。發明者研究開發出了以廉價的甲基三甲氧基矽烷為原料和一氯丙醇反應製備新型阻燃增塑劑甲基矽酸三(一氯丙基)酯。本發明增加了廉價優良的阻燃增塑劑新品種，可滿足市場的需求、又具有很好的經濟意義。
發明內容
本發明的目的之一在於用最廉價的甲基三甲氧基矽烷合成一種矽滷協同阻燃增塑化合物甲基矽酸三(一氯丙基)酯，其合成工藝簡單、阻燃增塑性好，可克服現有技術中的不足。為實現上述發明目的，本發明採用了如下技術方案一種甲基矽酸三(一氯丙基)酯化合物，其特徵在於，該化合物的結構如下式所示CH3Si(OC3H6Cl)3本發明的另一目的在於提出一種如上所述甲基矽酸三(一氯丙基)酯的製備方法，其工藝簡單、易於規模化生產，且原料廉價易得，設備投資少，成本低廉，不產生汙染，該方法為將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與二乙二醇二甲醚混合，使之升溫至104°C回流，並通過分餾裝置不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到162°C，回流時間約他，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的一氯丙醇(回收使用)及微量低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯。該方法也可為將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與二甲苯混合，使之升溫至104°C 回流，並通過分餾裝置不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到 140°C，回流時間約幾，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的一氯丙醇 (回收使用)及微量低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯。
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該方法也可為將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與氯苯混合，使之升溫至104°C 回流，並通過分餾裝置不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到 134°C，回流時間約他，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的一氯丙醇 (回收使用)及微量低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯。該方法也可為將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與乙二醇二乙醚混合，使之升溫至 104°C回流，並通過分餾裝置不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到121°C，回流時間約10h，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的一氯丙醇(回收使用)及微量低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯。該方法也可為將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與甲苯混合，使之升溫至104°C 回流，並通過分餾裝置不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到 112°C，回流時間約12h，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的一氯丙醇 (回收使用)及微量低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯。該方法也可為將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與二氧六環混合，使之升溫至 102°C回流，回流時間約14h，並通過分餾裝置不斷蒸出反應生成的甲醇，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的一氯丙醇(回收使用)及微量低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯。如上所述一定摩爾比是指甲基三甲氧基矽烷與一氯丙醇的摩爾比為1 3 1 5。如上所述一氯丙醇可為2-氯丙醇、1-氯-2-丙醇、3-氯-1-丙醇或其異構體的混合物。本發明的甲基矽酸三(一氯丙基)酯為無色或淡黃色液體，產率為92% 97%。 其閃點(開口杯)200士5°C，分解溫度250士5°C，密度為1.273g/ml，折光率為n/5 = 1. 4486。其適合作為聚氯乙烯、聚乙烯醇、環氧樹脂、不飽和樹脂、聚氨酯等材料的阻燃增塑劑之用。甲基三(一氯丙氧基)矽烷的合成工藝原理如下式所示CH3Si (OCH3) 3+3H0C3H6Cl—"- CH3Si (OC3H6Cl) 3+3CH30H與現有技術相比，本發明的有益效果在於①由於本發明有機矽酯阻燃增塑劑甲基矽酸三(一氯丙基)酯具有穩定的C-Si 鍵結構和對稱的酯結構，其物理化學性能穩定，有較好的增塑性，分子中同時含有矽氯雙重阻燃元素又有較好的阻燃性。②本發明以廉價的甲基三甲氧基矽烷為原料合成矽滷協同阻燃增塑劑甲基矽酸三(一氯丙基)酯，又開發了廉價優良的阻燃增塑劑新品種。③本發明製備方法簡單，原料廉價易得，成本低，易於規模化生產。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步說明。
實施例1在裝有攪拌器、溫度計和分餾裝置的200ml四口燒瓶中，加入 0. Imol (13. 6g)甲基三甲氧基矽烷和0. 3mol ( . 4g) —氯丙醇與45ml 二乙二醇二甲醚，使之升溫至104°C回流，並通過分餾裝置(控制柱頂溫度不高於64°C )不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到162°C，回流時間約6h，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的二氯丙醇(回收使用)及低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯，產率92%。其閃點(開口杯)200士5°C，分解溫度250士5°C，密度為 1. 273g/ml，折光率為 nD25 = 1. 4486。實施例2在裝有攪拌器、溫度計和分餾裝置的200ml四口燒瓶中，加入 0. Imol (13. 6g)甲基三甲氧基矽烷和0. 32mol (30. 3g) 一氯丙醇與45ml 二甲苯，使之升溫至 104°C回流，並通過分餾裝置(控制柱頂溫度不高於64°C )不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到140°C，回流時間約幾，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的二氯丙醇(回收使用)及低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯，產率94%。其閃點(開口杯)200士5°C，分解溫度250士5°C，密度為1. 273g/ ml，折光率為 nD25 = 1.4486。實施例3在裝有攪拌器、溫度計和分餾裝置的200ml四口燒瓶中，加入 0. Imol (13. 6g)甲基三甲氧基矽烷和0. 34mol (32. 2g) 一氯丙醇與45ml氯苯，使之升溫至 104°C回流，並通過分餾裝置(控制柱頂溫度不高於64°C)不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到134°C，回流時間約他，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的二氯丙醇(回收使用)及低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯，產率96%。其閃點(開口杯)200士5°C，分解溫度250士5°C，密度為1. 273g/ ml，折光率為 nD25 = 1.4486。實施例4在裝有攪拌器、溫度計和分餾裝置的200ml四口燒瓶中，加入
0.Imol (13. 6g)甲基三甲氧基矽烷和0. 38mol (35. 9g) 一氯丙醇與45ml乙二醇二乙醚，使之升溫至104°C回流，並通過分餾裝置(控制柱頂溫度不高於64°C)不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到122°C，回流時間約10h，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的二氯丙醇(回收使用)及低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯，產率96%。其閃點(開口杯)200士5°C，分解溫度250士5°C，密度為
1.273g/ml，折光率為 nD25 = 1. 4486。實施例5在裝有攪拌器、溫度計和分餾裝置的200ml四口燒瓶中，加入 0. Imol (13. 6g)甲基三甲氧基矽烷和0. 4mol (37. 8g) —氯丙醇與45ml甲苯，使之升溫至 104°C回流，並通過分餾裝置(控制柱頂溫度不高於64°C)不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到112°C，回流時間約12h，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的二氯丙醇(回收使用)及低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯，產率97%。其閃點(開口杯)200士5°C，分解溫度250士5°C，密度為1. 273g/ ml，折光率為 nD25 = 1.4486。實施例6在裝有攪拌器、溫度計和分餾裝置的200ml四口燒瓶中，加入 0. Imol (13. 6g)甲基三甲氧基矽烷和0. 5mol (47. 3g) 一氯丙醇與45ml 二氧六環，使之升溫至102°C回流，並通過分餾裝置(控制柱頂溫度不高於64°C)不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，回流溫度逐漸提高到102°C，回流時間約14h，直至蒸出的甲醇接近理論量。而後蒸餾出溶劑和過量的二氯丙醇(回收使用)及低沸點物，經冷卻，製得甲基矽酸三(一氯丙基)酯，產率97%。其閃點(開口杯)200士5°C，分解溫度250士5°C，密度為1.273g/ ml，折光率為 nD25 = 1.4486。附表1製備例主要工藝參數
權利要求
1.一種阻燃增塑劑甲基矽酸酯化合物及其製備方法。具體涉及一種甲基矽酸三(一氯丙基)酯化合物及其製備方法，其特徵在於該化合物的結構如下式所示CH3Si(OC3H6Cl)3
2.如權利要求1所述甲基矽酸三(一氯丙基)酯的製備方法，其特徵在於，該方法為 攪拌下，將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與有機溶劑混合，使之升溫至回流， 並通過分餾裝置不斷蒸出反應生成的甲醇，隨著反應的進行，反應溫度逐漸提高到混合物的適當的回流溫度，保溫回流反應一段時間，直至蒸出的甲醇接近理論量，反應結束。而後經純化處理製得無色至淺黃色液體甲基矽酸三(一氯丙基)酯。
3.如權利要求2所述甲基矽酸三(一氯丙基)酯的製備方法，其特徵在於所述一定摩爾比是指甲基三甲氧基矽烷與一氯丙醇的摩爾比可選1 3 1 5。
4.如權利要求2所述甲基矽酸三(一氯丙基)酯的製備方法，其特徵在於所述一氯丙醇可為2-氯丙醇、1-氯-2-丙醇、3-氯-1-丙醇或其異構體的混合物。
5.如權利要求2所述甲基矽酸三(一氯丙基)酯的製備方法，其特徵在於所述反應溫度逐漸提高到混合物的適當的回流溫度為根據不同的溶劑及不同的摩爾比可選擇102°C 162 °C。
6.如權利要求2所述甲基矽酸三(一氯丙基)酯的製備方法，其特徵在於所述保溫回流反應一段時間可為6 14h。
7.根據權利要求2所述甲基矽酸三(一氯丙基)酯的製備方法，其特徵在於所述純化處理為反應結束後，蒸餾出溶劑和過量的一氯丙醇(回收使用)及微量低沸點物。
全文摘要
本發明涉及一種阻燃增塑劑甲基矽酸酯化合物及其製備方法。具體涉及甲基矽酸三(一氯丙基)酯化合物及其製備方法，該化合物的結構如下式所示CH3Si(OC3H6Cl)3製備方法為攪拌下，將一定摩爾比的甲基三甲氧基矽烷和一氯丙醇與有機溶劑混合，加熱回流，並通過分餾裝置蒸出反應生成的定量的甲醇，而後經純化處理製得無色至淺黃色液體甲基矽酸三(一氯丙基)酯。本發明甲基矽酸三(一氯丙基)酯的阻燃增塑性好，並且生產工藝簡單，設備投資少，成本低廉，沒有汙染，易於實現工業化生產。
文檔編號C08L29/04GK102167707SQ20111004294
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者王彥林, 王玉紅, 韋春勝 申請人:蘇州科技學院