一種含硅阻燃增塑劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含硅阻燃增塑劑及其制備方法，具體涉及一種以大豆油和三甲基 氯硅烷為原料制得的含硅阻燃增塑劑，該化合物是硅鹵協(xié)同阻燃增塑劑，可用于聚氯乙烯、 涂料等阻燃增塑劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氯乙烯（PVC)類材料在醫(yī)療設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，一般而言PVC均需要通過 添加增塑劑增加聚合物的柔性、伸長(zhǎng)率或加工處理的方便性。其中以鄰苯二甲酸酯類增塑 劑的生產(chǎn)與消費(fèi)量最大，主要是以下三種增塑劑：鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DOP)、 鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP)、鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP)。早在2006年7月1日，歐盟ROHS 指令就指出：鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DOP)，鄰苯二甲酸二異壬鄰（DINP)、鄰苯二 甲酸二異癸鄰（DIDP)、鄰苯二甲酸二己酯（DEHP)，苯二甲酸二丁酯（DBP)和鄰苯二甲酸苯 基丁酯（BBP) 6種增塑劑在所有兒童玩具和服裝及其他物品所采用的PVC材料中的含量進(jìn) 行了嚴(yán)格的限制，規(guī)定含量超標(biāo)的產(chǎn)品不得在歐洲市場(chǎng)上銷售。同時(shí)隨著石油價(jià)格的飆升， 鄰苯二甲酸的價(jià)格也在一直上漲，以及我國(guó)政府對(duì)環(huán)境問題的日益重視以及環(huán)保意識(shí)的增 強(qiáng)，使鄰苯類增塑劑的使用受到了限制。所以開發(fā)新型環(huán)保類增塑劑成為熱點(diǎn)，比如：生物 降解性增塑劑，檸檬酸酯類，環(huán)氧植物油類，烷基酯類。這些增塑劑各有優(yōu)劣，一般增塑劑應(yīng) 當(dāng)考慮如下幾個(gè)因素：增塑效果，加工性能，迀移速率，毒性等。生物可降解增塑劑包括植物 油基的甘油酯增塑劑，由于其毒性低，增塑效果好被廣泛視為特殊用途尤其是醫(yī)用和食品 包裝用的最優(yōu)替代增塑劑。CN 1626497A公布了一種基于蓖麻油和硬化蓖麻油的單甘油酯 或甘油二酯的組合物，該專利中所述的一系列化合物具有增塑效果，且同比DOP和DINP而 言，其增塑效果更好。但在增塑的同時(shí)也增加了材料的可燃性。
[0003] 當(dāng)今高分子材料的應(yīng)用越來越廣泛，但因其易燃性常引起火災(zāi)，給人們的生命財(cái) 產(chǎn)帶來了嚴(yán)重威脅，同時(shí)隨著全球日益嚴(yán)格的阻燃立法、防火安全標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)指令的相繼出 臺(tái)以及環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高，促進(jìn)了阻燃技術(shù)的研究和阻燃增塑劑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展， 尤其是對(duì)高效、環(huán)保性能具有更加迫切的需求。阻燃增塑劑是同時(shí)具有阻燃功能和增塑作 用的塑料加工助劑，它能克服由于易燃增塑劑的加入使高分子材料變得更易燃燒的問題。 目前鹵系和有機(jī)磷系是應(yīng)用范圍最大、綜合性價(jià)比最高的兩類有機(jī)阻燃劑，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿 足材料發(fā)展的需求，人們總希望有新型高效、低毒且價(jià)格低廉的阻燃增塑劑在市場(chǎng)上出現(xiàn)。
[0004] 硅系阻燃劑本身具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，有效的防熔體滴落和阻燃性能，是目前低 煙、低毒阻燃材料開發(fā)的重點(diǎn)之一，能發(fā)揮理想的阻燃效果。本發(fā)明將三甲基氯硅烷引入到 植物基增塑劑的結(jié)構(gòu)中，開辟了一個(gè)優(yōu)良的阻燃增塑劑新品種，既具有良好的環(huán)境效益又 具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 解決的技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種含硅阻燃增塑劑及其制備方法，以可再生資源 大豆油為原料制備環(huán)保、可生物降解的阻燃增塑劑，阻燃效能高，增塑性好，解決現(xiàn)有技術(shù) 存在的增塑劑多為石化產(chǎn)品以及易燃的問題。
[0006] 技術(shù)方案：一種含硅阻燃增塑劑，通式為：
[0007]
[0008] 其中R1、R2均為C 6_(：8的烷基。
[0009] 含硅阻燃增塑劑，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0010]
[0011] 含硅阻燃增塑劑的制備方法，步驟為：將大豆油、甲酸按摩爾比1: (0. 05~0. 26)， 以及催化劑對(duì)甲苯磺酸加到反應(yīng)器中，水浴加熱至45~75°C，滴加雙氧水進(jìn)行環(huán)氧化，反 應(yīng)5~9h，得中間產(chǎn)物環(huán)氧大豆油，過濾后進(jìn)行堿洗，脫水干燥；將中間產(chǎn)物環(huán)氧大豆油水 浴加熱至30~80°C，然后將三甲基氯硅烷加到溶劑正己烷后，滴加到反應(yīng)器中，反應(yīng)5~ 9h，開環(huán)反應(yīng)溶劑用量為三甲基氯硅烷質(zhì)量的50~80%，減壓蒸餾，除去溶劑，得到目標(biāo)產(chǎn) 物含硅阻燃增塑劑。
[0012] 上述環(huán)氧化反應(yīng)溫度優(yōu)選為50 °C。
[0013] 上述大豆油與甲酸的摩爾比優(yōu)選為1 :0. 24。
[0014] 上述環(huán)氧化反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為8h。
[0015] 上述環(huán)氧化反應(yīng)催化劑對(duì)甲苯磺酸的用量?jī)?yōu)選為大豆油質(zhì)量的2%。
[0016] 上述開環(huán)反應(yīng)溫度優(yōu)選為70°C，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為8h。
[0017] 上述所加雙氧水優(yōu)選為大豆油質(zhì)量的90%。
[0018] 上述三甲基氯硅烷與環(huán)氧大豆油的摩爾比優(yōu)選為1:1，開環(huán)反應(yīng)溶劑用量?jī)?yōu)選為 三甲基氯硅烷質(zhì)量的55%。
[0019] 有益效果：
[0020] 1.本發(fā)明提出了一種含硅植物油基阻燃增塑劑，因?yàn)楣枧c碳是同族元素，含硅化 合物與高分子材料相似相溶性及增塑性好；同時(shí)由于含有硅元素?zé)岱€(wěn)定性較好，硅鹵協(xié)同 阻燃效能高，故有良好的阻燃性。
[0021] 2.本發(fā)明的含硅阻燃增塑劑，有十分優(yōu)良的增塑與熱穩(wěn)定性能，與PVC的相容性 極好。
[0022] 3.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以植物油為原料來替代石化能源，也為塑料助劑行業(yè)開發(fā)了新的 性能優(yōu)良的環(huán)保阻燃增塑劑。
【附圖說明】
[0023] 圖1為含硅阻燃增塑劑的紅外光譜圖（實(shí)施例5)。
[0024] 由圖1含硅阻燃增塑劑的紅外光譜可知：2852cm 1和2923cm 1分別為亞甲基的對(duì) 稱和不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰；1745cm 1處吸收峰為C = 0特征振動(dòng)吸收峰；1462cm 1為甲基、亞 甲基的對(duì)稱變形振動(dòng)；1248cm1處吸收峰為C-Si的特征吸收峰；840cm 1處吸收峰為環(huán)氧基 的特征吸收峰。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面以具體實(shí)施例作進(jìn)一步說明：本發(fā)明中所有原料皆為市售。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 將大豆油、甲酸按摩爾比1:0. 06,以及催化劑對(duì)甲苯磺酸（大豆油質(zhì)量的2% )加 到反應(yīng)器中，水浴加熱至50°C，滴加雙氧水進(jìn)行環(huán)氧化，反應(yīng)4h，得中間產(chǎn)物環(huán)氧大豆油， 過濾后進(jìn)行堿洗，脫水干燥。將中間產(chǎn)物環(huán)氧大豆油水浴加熱至40 °C，然后將三甲基氯硅烷 (與環(huán)氧大豆油的摩爾比為1:1)加到溶劑正己烷后，滴加到反應(yīng)器中，反應(yīng)5h，開環(huán)反應(yīng)溶 劑用量為三甲基氯硅烷質(zhì)量的65%，減壓蒸餾，除去溶劑，得到目標(biāo)產(chǎn)物含硅阻燃增塑劑。 環(huán)氧值5. 6 %，酸值0. 6mg ? kg 1。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 將大豆油、甲酸按摩爾比1:0. 06,以及催化劑對(duì)甲苯磺酸（大豆油質(zhì)量的2% )加 到反應(yīng)器中，水浴加熱至55°C，滴加雙氧水進(jìn)行環(huán)氧化，反應(yīng)6h，得中間產(chǎn)物環(huán)氧大豆油， 過濾后進(jìn)行堿洗，脫水干燥。將中間產(chǎn)物環(huán)氧大豆油水浴加熱至45°C，然后將三甲基氯硅烷 (與環(huán)氧大豆油的摩爾比為1:1)加到溶劑正己烷后，滴加到反應(yīng)器中，反應(yīng)5h，開環(huán)反應(yīng)溶 劑用量為三甲基氯硅烷質(zhì)量的65%，減壓蒸餾，除去溶劑，得到目標(biāo)產(chǎn)物含硅阻燃增塑劑。 環(huán)氧值5. 7 %，酸值0. 5