一種含磷有機矽阻燃劑的製備方法
2023-06-13 14:06:41 1
專利名稱：一種含磷有機矽阻燃劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及阻燃劑合成技術領域，具體是一種含磷有機矽阻燃劑的製備方法。
背景技術：
隨著我國合成材料工業的發展和應用領域的不斷拓展，阻燃劑在化學建材、電子 電器、交通運輸、航天航空、日用家具、室內裝飾、衣食住行等各個領域中具有廣闊的市場前
旦
ο有機磷系阻燃劑是一種阻燃性能較好的阻燃劑，具有阻燃增塑雙重功能，可代替 滷化系阻燃劑，是一種對環境友好的阻燃劑。但大多數磷系阻燃劑為液態，耐熱性差，揮發 性大，與聚合物的相容性不太理想。有機矽阻燃劑是一種新型高效、低毒、防熔滴、環境友好的無滷阻燃劑，也是一種 成炭型抑煙劑。有機矽阻燃劑在賦予基材優異的阻燃性能之外，還能改善基材的加工性能、 耐熱性能等。因此，作為阻燃劑的後起之秀，從20世紀80年代開始得到迅速發展。採用含磷有機矽阻燃劑不僅可以降低磷阻燃劑的毒性，同時具有良好的協同阻燃 效果。當含磷有機矽阻燃劑使用時，在高溫下，磷會催化促成炭的形成，而矽則增加這些炭 層的熱穩定性，從而發揮磷/矽協同阻燃效果。並且，用矽氧烷代替矽烷時，磷/矽的阻燃 協同作用得到進一步加強，因為矽氧烷降解形成的層狀二氧化矽阻止了炭層的氧化，從而 提高了炭層的穩定性。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是，使製備方法簡單、溫和可控，產品的水解穩定性， 耐高溫性有較大增加。含P-Cl鍵的磷化合物，特別是三氯氧磷，是一種重要的製備含磷阻燃劑的原料。 P-Ci鍵反應性強，容易和含有羥基、氨基、烷氧基等基團的化合物反應。當三氯氧磷直接與 高分子量的矽氧烷反應製備阻燃劑時，由於受到分子位阻的影響，P-Cl鍵難以反應完全，所 製備的阻燃劑容易水解，貯存穩定性較差。本發明中，首先採用含P-Cl鍵磷化合物與端氨 基或羥基的低粘度線型有機矽化合物反應，製備含P-Ci鍵的有機矽化合物。其次，再與含 氨基或羥基的有機矽化合物反應，可製備穩定性好的含磷有機矽阻燃劑。本發明的含磷有機矽阻燃劑的製備方法，包括兩個步驟
1)在本步驟中為使製備的含磷聚矽氧烷中含有P-Cl鍵，在反應過程中，羥基或氨基的 摩爾數應小於P-Ci的摩爾數。在有機溶劑和縛酸劑存在下，按計量比將端官能基有機矽化 合物和含P-Cl鍵的磷化合物攪拌混合均勻，且端官能基有機矽化合物的摩爾數和含P-Ci 鍵的磷化合物中Cl摩爾數之比為
1 2. 05 6 (優選為1 4)，在20 80°C下反應4 20h ；反應完畢，濾去沉澱，蒸 除有機溶劑，得到含磷的聚矽氧烷；
2)將步驟1)中得到的含磷聚矽氧烷在有機溶劑和縛酸劑存在下，與含官能基的有機矽化合物，在20 80°C下反應4 20h，為使P-Cl鍵反應完全，含官能基的有機矽化合物中 官能團的摩爾數與含磷聚矽氧烷中P-Cl鍵的摩爾數之比為1 5 1 ；反應完畢，濾去沉 澱，蒸除有機溶劑，得到含磷有機矽阻燃劑產品； 所述的端官能基有機矽化合物符合通式
權利要求
一種含磷有機矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於按如下步驟1)在有機溶劑和縛酸劑存在下，按計量比將端官能基有機矽化合物和含P Cl鍵的磷化合物攪拌混合均勻，且端官能基有機矽化合物的摩爾數和含P Cl鍵的磷化合物中Cl摩爾數之比為1 : 2.05～6，在20～80℃下反應4～20h；反應完畢，濾去沉澱，蒸除有機溶劑，得到含磷聚矽氧烷；2)將步驟1)中得到的含磷聚矽氧烷在有機溶劑和縛酸劑存在下，與含官能基的有機矽化合物，在20～80℃下反應4～20h，含官能基的有機矽化合物中官能團的摩爾數與含磷聚矽氧烷中P Cl鍵的摩爾數之比為1～5:1；反應完畢，濾去沉澱，蒸除有機溶劑，得到含磷有機矽阻燃劑產品；所述的端官能基有機矽化合物符合通式， 或； 式中，R1、R2、R3、R4、R5或R6中任一選自C1 30烷基、C2 22鏈烯基、C6 14芳基、C6 22烷基取代的芳基、C6 22芳烷基或C1 22氟烷基，n或m 為0～50正整數；Y選自C3H6NH2、C3H6NHC2H4NH2或OH； 所述的含P Cl鍵磷化合物具有通式 ，式中，R選自Cl、烷基、芳基、芳氧基、氫原子或烷氧基；所述的含官能基的有機矽化合物具有通式MaM』bDcKdD』eP』fTgNjT』kQm，或XSiR1R2R3，式中下標a、b、c、d、e、f、g、j、k和m是0或正整數，且b、e、f和k之和至少為1；M具有通式R13SiO1/2，M』具有通式(X)hR23 hSiO1/2，D具有通式R3R4SiO2/2，K具有通式R5R6SiO2/2，D』具有通式XR7SiO2/2，P』具有通式XR8SiO2/2，T具有通式R9SiO3/2，N具有通式R10SiO3/2，T』具有通式XSiO3/2，Q具有通式SiO4/2，式中下標h為1或2或3； R1 、R2 、R3、R4 、R5 、R6 、R7 、R8 、R9、R10 、R1、R2 、R3選自C1 30烷基、C1 22烷氧基、C2 22鏈烯基、C6 14芳基、C6 22烷基取代的芳基、C6 22芳烷基或C1 22氟烷基；X選自C3H6NH2、C3H6NHC2H4NH2、OH 或其組合。dest_path_image001.jpg,850064dest_path_image002.jpg
2.根據權利要求1所述的含磷有機矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於步驟1)中端官能 基有機矽化合物的摩爾數和磷化合物中Cl摩爾數之比為1:4。
3.根據權利要求1或2所述的含磷有機矽阻燃劑的製備方法，其特徵在於所述的縛酸 劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、吡啶或三乙胺；所述的有 機溶劑選自苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、乙腈、丙酮、無水乙醇、四氫呋喃、 汽油、溶劑油、乙醚、石油醚、正己烷、環己烷、二氯乙烷或N，N- 二甲基甲醯胺。
全文摘要
本發明涉及一種含磷有機矽阻燃劑的製備方法。它需要解決的技術問題是，使製備方法簡單、溫和可控，產品的水解穩定性，耐高溫性有較大增加。本發明方法，1)在有機溶劑和縛酸劑存在下，將端官能基有機矽化合物和含P-Cl鍵的磷化合物混合均勻，且端官能基有機矽化合物的摩爾數和含P-Cl鍵的磷化合物中Cl摩爾數之比為1:2.05～6，在20～80℃下反應4～20h；反應完畢，濾去沉澱，蒸除有機溶劑，得到含磷聚矽氧烷；2)得到的含磷聚矽氧烷在有機溶劑和縛酸劑存在下，與含官能基的有機矽化合物，在20～80℃下反應4～20h；反應完畢，濾去沉澱，蒸除有機溶劑，得產品。
文檔編號C08L77/00GK101942094SQ20101023902
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月28日 優先權日2010年7月28日
發明者倪勇, 呂素芳, 李美江, 來國橋, 蔣劍雄 申請人:杭州師範大學