專利名稱：甲基硅酸三(2,3-二氯丙基)酯化合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯化合物及其制備方法。甲基硅酸 三(2，3-二氯丙基)酯屬硅氯雙元素協(xié)同阻燃劑，阻燃效能高，適合用于聚氯乙烯、聚氨酯、 環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂等的阻燃添加劑。
背景技術(shù)：
合成高分子材料的快速發(fā)展，給社會(huì)帶來(lái)了文明和進(jìn)步，其易燃常引起火災(zāi)，給人 們的生命財(cái)產(chǎn)會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重威脅，也引起了人們的重視。從而促進(jìn)了阻燃技術(shù)的研究和阻燃 劑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，而且隨著人們生活水平的改善，對(duì)阻燃劑的要求也越來(lái)越高。市場(chǎng)上 總希望有低毒、高效、價(jià)格低廉的阻燃劑不斷出現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，雙元素或多元素協(xié) 同阻燃劑的開(kāi)發(fā)成為阻燃劑開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，同時(shí)由于有機(jī)硅系阻燃劑具有抑煙、促進(jìn)成碳的 優(yōu)異性能而成為高效阻燃劑的研究熱點(diǎn)。但由于有機(jī)硅系阻燃劑存在價(jià)格昂貴應(yīng)用受到限 制。發(fā)明者研究開(kāi)發(fā)出了以硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物，廉價(jià)的甲基三氯硅烷為原料和二氯 丙醇反應(yīng)制備新型硅鹵協(xié)同阻燃劑甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯的方法。本發(fā)明可解決 甲基三氯硅烷綜合利用的難題，又開(kāi)辟了廉價(jià)優(yōu)良的阻燃劑新品種，還具有很好的經(jīng)濟(jì)意 義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于用硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物甲基三氯硅烷合成一種硅鹵 協(xié)同阻燃化合物甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯，其合成工藝簡(jiǎn)單、阻燃效能高、成本低與 高分子材料相溶性好，可克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種甲基硅酸三(2，3-二氯丙基)酯化合物，其特征在于，該化合物的結(jié)構(gòu)如下式
所示
CH3Si(OCH2CHCH2)3本發(fā)明的另一目的在于提出一種如上所述甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯的制備 方法，其工藝簡(jiǎn)單、易于規(guī)?；a(chǎn)，且原料廉價(jià)易得，設(shè)備投資少，成本低廉，該方法為在攪拌下，25°C開(kāi)始將一定摩爾比的二氯丙醇滴加到甲基三氯硅烷中，并控制滴 加溫度不超過(guò)50°C，滴完后在50°C 160°C保溫反應(yīng)8 20h，待氯化氫放完后，反應(yīng)結(jié)束， 加入產(chǎn)品重量的1.0% 2.0%的三聚氰胺縛酸劑，攪勻，而后經(jīng)減壓蒸餾出過(guò)量的二氯丙 醇(回收使用)及低沸點(diǎn)物，過(guò)濾，即得甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯。如上所述一定摩爾比是指甲基三氯硅烷與二氯丙醇的摩爾比為1 3 1 5。本發(fā)明的甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯為無(wú)色或淡黃色液體，其產(chǎn)率為 91%-99%，分解溫度為270士5°C，閃點(diǎn)(開(kāi)口杯)為240士5°C。密度為1. 371 (20°C )，折光率= 1.4906，其適合作為聚氯乙烯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、聚氨酯等材料 的阻燃劑之用。甲基硅酸三(2，3-二氯丙基)酯的合成工藝原理如下式所示
H3C-SiCl3 + 3 CH2CHCH2OH 一 CH3Si(OCH2CHCH2)3 + 3 HCl Cl ClCl Cl與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于①由于本發(fā)明有機(jī)硅鹵協(xié)同阻燃劑甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯具有穩(wěn)定的 C-Si鍵結(jié)構(gòu)，還有較好的分子對(duì)稱性，其物理化學(xué)性能穩(wěn)定，與高分子材料相溶性好，有較 高的含氯量)，硅氯雙元素協(xié)同阻燃有較高的阻燃效能。②本發(fā)明以硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物甲基三氯硅烷為原料合成硅鹵協(xié)同阻燃劑甲 基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯?？山鉀Q甲基三氯硅烷綜合利用的難題，又開(kāi)辟了廉價(jià)優(yōu)良 的阻燃劑新品種。③本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得，成本低，易于規(guī)?；a(chǎn)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1在裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管及氯化氫吸收裝置的200ml四口燒 瓶中，加入0. 2mol09.9g)甲基三氯硅烷，然后在25°C下開(kāi)始滴加0. 60mol (77. 4g) 二氯丙 醇，并控制滴加溫度在50°C以下，滴完后，維持50°C反應(yīng)回流20h，待氯化氫放完后，反應(yīng)結(jié) 束，加入1. Og三聚氰胺，攪勻后，減壓蒸餾除去少量的低沸點(diǎn)物，而后過(guò)濾，得淡黃色油狀 液體甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯，產(chǎn)率91%。其閃點(diǎn)(開(kāi)口杯)240士5°C，分解溫度 270士5°C，密度為 1. 371g/ml，折光率為 nD25 = 1. 4906。實(shí)施例2在裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管及氯化氫吸收裝置的200ml四口燒 瓶中，加入0. 2mol (29. 9g)甲基三氯硅烷，然后在25°C下開(kāi)始滴加0. 64mol (82. 56g) 二氯丙 醇，并控制滴加溫度在50°C以下，滴完后，升溫到70°C反應(yīng)回流16h，待氯化氫放完后，反應(yīng) 結(jié)束，加入1. Og三聚氰胺，攪勻后，減壓蒸餾除去過(guò)量的二氯丙醇(回收使用)和少量的低 沸點(diǎn)物，而后過(guò)濾，得淡黃色油狀液體甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯，產(chǎn)率94%。其閃點(diǎn) (開(kāi) 口杯)240士5°C，分解溫度270士5°C，密度為 1. 371g/ml，折光率為 nD25 = 1.4906。實(shí)施例3在裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管及氯化氫吸收裝置的200ml四口燒 瓶中，加入0. 2mol09.9g)甲基三氯硅烷，然后在25°C下開(kāi)始滴加0. 68mol (87. 72g) 二氯 丙醇，并控制滴加溫度在50°C以下，滴完后，升溫到100°C反應(yīng)回流13h，待氯化氫放完后， 反應(yīng)結(jié)束，加入1. Og三聚氰胺，攪勻后，減壓蒸餾除去過(guò)量的二氯丙醇(回收使用)和少量 的低沸點(diǎn)物，而后過(guò)濾，得淡黃色油狀液體甲基硅酸三(2，3_二氯丙基)酯，產(chǎn)率96%。其閃 點(diǎn)(開(kāi) 口杯)240士5°C，分解溫度270士5°C，密度為 1.371g/ml，折光率為 nD25 = 1.4906。實(shí)施例4在裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管及氯化氫吸收裝置的200ml四口燒 瓶中，加入0. 2mol (29. 9g)甲基三氯硅烷，然后在25°C下開(kāi)始滴加0. 76mol (98. 04g) 二氯丙 醇，并控制滴加溫度在50°C以下，滴完后，升溫到130°C反應(yīng)回流10h，待氯化氫放完后，反 應(yīng)結(jié)束，加入1. Og三聚氰胺，攪勻后，減壓蒸餾除去過(guò)量的二氯丙醇(回收使用)和少量的 低沸點(diǎn)物，而后過(guò)濾，得淡黃色油狀液體甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯，產(chǎn)率98%。其閃點(diǎn)(開(kāi) 口杯)240士5°C，分解溫度270士5°C，密度為 1.371g/ml，折光率為 nD25 = 1.4906。實(shí)施例5在裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管及氯化氫吸收裝置的200ml四口燒 瓶中，加入0. 2mol09.9g)甲基三氯硅烷，然后在25°C下開(kāi)始滴加0. 8mol (103. 2g) 二氯丙 醇，并控制滴加溫度在50°C以下，滴完后，升溫到100°C反應(yīng)回流10h，待氯化氫放完后，反 應(yīng)結(jié)束，加入1. Og三聚氰胺，攪勻后，減壓蒸餾除去過(guò)量的二氯丙醇(回收使用)和少量的 低沸點(diǎn)物，而后過(guò)濾，得淡黃色油狀液體甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯，產(chǎn)率98%。其閃 點(diǎn)(開(kāi) 口杯)240士5°C，分解溫度270士5°C，密度為 1.371g/ml，折光率為 nD25 = 1.4906。實(shí)施例6在裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管及氯化氫吸收裝置的200ml四口燒 瓶中，加入0. 2mol (29. 9g)甲基三氯硅烷，然后在25°C下開(kāi)始滴加0. 8mol (129g) 二氯丙醇， 并控制滴加溫度在50°C以下，滴完后，升溫到160°C反應(yīng)回流8h，待氯化氫放完后，反應(yīng)結(jié) 束，加入l.Og三聚氰胺，攪勻后，減壓蒸餾除去過(guò)量的二氯丙醇(回收使用)和少量的低 沸點(diǎn)物，而后過(guò)濾，得淡黃色油狀液體甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯，產(chǎn)率99%。其閃點(diǎn) (開(kāi) 口杯)240士5°C，分解溫度270士5°C，密度為 1. 371g/ml，折光率為 nD25 = 1.4906。附表1制備例主要工藝參數(shù)
^^因素 序曱基三氯 娃烷mol二氯丙醇mol摩爾比溫度。C反應(yīng)時(shí)間h產(chǎn)率％10. 20. 601: 3. 050209120. 20. 641: 3. 270169430. 20. 641: 3. 4100139640. 20. 761: 3. 8130109850. 20. 801: 4. 0100109860. 21. 01: 5. 0160899本案發(fā)明人還將上述合成的產(chǎn)品應(yīng)用于聚氯乙烯中。參照GB/TM06-2008《塑料 燃燒性能試驗(yàn)方法-氧指數(shù)法》測(cè)樣品的極限氧指數(shù)。取甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯 阻燃劑、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯、協(xié)效阻燃劑三氧化二銻和聚氯乙烯以不同比例混合均 勻后，用擠出機(jī)擠出，制成直徑為3mm的樣條，并對(duì)其阻燃性能進(jìn)行了測(cè)試，列出了部分試 驗(yàn)結(jié)果如表2所示附表2甲基硅酸三(2，3- 二氯丙基)酯的阻燃性能數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1. 一種硅鹵協(xié)同阻燃化合物及其制備方法，具體涉及甲基硅酸三(2，3_ 二氯丙基)酯 化合物及其制備方法，其特征在于，該化合物的結(jié)構(gòu)如下式所示CH3Si(OCH2CHCH2)3
2.如權(quán)利要求1所述甲基硅酸三(2，3_二氯丙基)酯的制備方法，其特征在于，該方法 為攪拌下，在冷卻條件下，25°C開(kāi)始將一定摩爾比的二氯丙醇滴加到甲基三氯硅烷中，并 控制滴加溫度不超過(guò)50°C。而后加熱升溫至適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫反?yīng)一段時(shí)間，待氯化氫放完 后，反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)純化處理，即得甲基硅酸三(1，2_ 二氯丙基)酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述甲基硅酸三0，3_二氯丙基)酯的制備方法，其特征在于所 述一定摩爾比為甲基三氯硅烷和二氯丙醇可取1 3 1 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述甲基硅酸三0，3_二氯丙基)酯的制備方法，其特征在于所 述適當(dāng)?shù)臏囟葹?0 160°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述甲基硅酸三0，3_二氯丙基)酯的制備方法，其特征在于所 述保溫反應(yīng)一段時(shí)間為8 20h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述甲基硅酸三0，3_二氯丙基)酯的制備方法，其特征在于所 述純化處理為加入產(chǎn)品重量的1.0% -2.0%的三聚氰胺縛酸劑，攪勻，而后經(jīng)減壓蒸餾出 過(guò)量的二氯丙醇(回收使用)及低沸點(diǎn)物，過(guò)濾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Si、Cl協(xié)同阻燃劑甲基硅酸三(2，3-二氯丙基)酯化合物及其制備方法，該化合物的結(jié)構(gòu)如下式所示，制備方法為在25℃下開(kāi)始將一定摩爾比的二氯丙醇滴加到甲基三氯硅烷中，加熱反應(yīng)一段時(shí)間，待氯化氫放完后，經(jīng)純化處理，得到甲基硅酸三(2，3-二氯丙基)酯。本發(fā)明甲基硅酸三(2，3-二氯丙基)酯的阻燃效能高、與高分子材料相溶性好，并且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08L27/06GK102140114SQ20111004295
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者宋瑞峰, 王彥林, 韋春勝 申請(qǐng)人:蘇州科技學(xué)院