烷基二甲氧基硅酸膦雜環(huán)甲酯化合物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種阻燃劑烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物及其制備方法，具體 設及一種阻燃劑烷基二甲氧基（1-氧-1-甲基-4-乙基-1-憐雜-2,6-二氧雜-環(huán)己燒 基-<4〉-甲氧基）硅烷化合物及其制備方法，該化合物含有憐、娃雙重阻燃元素，憐娃協(xié)同 有較高的阻燃效能，適合用作聚醋PBT、PET、聚氨醋、不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂等材料的阻燃 劑。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的迅猛發(fā)展，阻燃行業(yè)發(fā)展也很快，隨著人們安全環(huán)保意識的增強， 對阻燃劑及阻燃材料的要求也越來越高。傳統(tǒng)的面系阻燃劑雖然具有高效的阻燃性能，但 其在燃燒過程中會釋放出有毒、有腐蝕性的面化氨氣體，嚴重威脅人們的生命安全。因此， 人們迫切希望開發(fā)出來更多的性價比好的高效、無毒阻燃劑。近年來，憐、娃系阻燃劑的開 發(fā)已成為研究的熱點。有關有機麟系阻燃劑研究雖多，但其仍然存在成本高、極性大、易遷 移，電氣性能差等缺點，綜合性價比優(yōu)良的有機麟阻燃劑有很強的市場急需性；娃系阻燃劑 性能較好，但有機娃阻燃劑發(fā)展也很緩慢。
[0003] 本發(fā)明公開了一種阻燃劑烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物及其制備方法，將 娃、憐兩種阻燃元素設計在同一個分子中，其憐、娃兩種阻燃元素協(xié)同阻燃效能高，成炭性 好，還具有增塑性，穩(wěn)定性好。其制備原料甲基Ξ甲氧基硅烷是工業(yè)生產二甲基硅油的副產 物甲基Ξ氯硅烷的衍生產物，為深化解決甲基Ξ氯硅烷的污染問題，開辟了一條有效途徑。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提出一種憐、娃協(xié)同阻燃化合物烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán) 甲醋，其物理化學性能穩(wěn)定，耐熱性好，與高分子材料有較好的相容性，且有成炭防滴落的 作用，可廣泛用作聚醋PBT、PET、聚氨醋、不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂等材料的阻燃劑，有很好的 開發(fā)應用前景。 陽0化]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：
[0006] 一種阻燃劑烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物，其特征在于，該化合物的結構 如下式所示：
[0007]
[0008] 式中R=甲基、乙基、丙基或下基。
[0009] 本發(fā)明的另一目的在于提出一種阻燃劑烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物的 制備方法，其工藝簡單、設備投資少，原料廉價易得，成本低廉，具有良好的開發(fā)應用前景， 該方法為：
[0010] 氮氣保護下，控制4-乙基-2,6,7-Ξ氧雜-1-憐雜雙環(huán)[2.2.2]辛燒（簡稱：籠 狀憐酸醋）與烷基Ξ甲氧基硅烷的摩爾比為1 : 1-1 : 1.3,再加入一定量的催化劑和有機 溶劑，加熱至回流，開始反應，隨著反應的進行回流溫度逐漸升高，在100-180°C，回流和保 溫反應10-1化，冷卻至60°C，轉移至分液漏斗中靜置分層，分出下層料液，經純化處理，得 淡黃色液體烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋。
[0011] 該方法還可為：
[0012] 氮氣保護下，控制4-乙基-2,6, 7-Ξ氧雜-1-憐雜雙環(huán)[2. 2. 2]辛燒（簡稱：籠 狀憐酸醋）與烷基Ξ甲氧基硅烷的摩爾比為1 : 1-1 : 1.5,再加入一定量的催化劑，加 熱至回流，開始反應，隨著反應的進行回流溫度逐漸升高，在100-180°C，回流和保溫反應 10-20h，冷卻至60°C，經純化處理，得淡黃色液體烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋。
[0013] 如上所述的烷基Ξ甲氧基硅烷為甲基Ξ甲氧基硅烷、乙基Ξ甲氧基硅烷、丙基Ξ 甲氧基硅烷或下基Ξ甲氧基硅烷。
[0014] 如上所述的有機溶劑為二乙二醇二甲酸、苯甲酸或二甲基甲酯胺（DMF)，其用量是 有機溶劑的體積毫升數(shù)為籠狀憐酸醋質量克數(shù)的1-4倍。
[0015] 如上所述的一定量的催化劑為硫酸二甲醋、對甲苯橫酸甲醋或對甲苯橫酸乙醋， 其用量為籠狀憐酸醋質量的2% -3%。
[0016] 如上所述的純化處理為加入與產品理論質量克數(shù)相等體積毫升數(shù)的甲苯洗涂，靜 置分出下層料液，再減壓蒸饋除去甲苯及少量低沸點物。
[0017] 本發(fā)明烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋為淡黃色粘稠液體，適合用于聚醋PBT、陽T、 聚氨醋、不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂等材料的阻燃劑。
[0018] 烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋的制備工藝原理如下式所示：
[0019]
[0020] 式中R=甲基、乙基、丙基或下基。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于：
[0022] ①本發(fā)明烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物含有憐、娃兩種阻燃元素，高溫下， 憐元素轉化為憐酸或聚憐酸能催化促成炭的形成，形成的聚憐酸膜有隔熱絕氧作用；娃與 碳形成致密的娃炭層，能有效防止烙融滴落的發(fā)生。憐、娃從不同的機理協(xié)同阻燃，能發(fā)揮 較高的阻燃效能。
[0023] ②本發(fā)明烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物分子結構中含有C-P鍵、C-Si鍵W 及六元環(huán)結構，運些結構特點使得該化合物物理化學性能穩(wěn)定，分解溫度高，增塑性好，與 高分子材料相容性好，能適應于工程塑料的高溫加工。
[0024] ③本發(fā)明烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物制備所用原料甲基Ξ甲氧基硅烷 是工業(yè)生產二甲基硅油的副產物甲基Ξ氯硅烷的衍生物，為深化解決甲基Ξ氯硅烷的污染 問題開辟了一條有效的途徑。
[00巧]④本發(fā)明烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物制備所用原料廉價易得，其工藝簡 單，設備投資少，易于規(guī)模化生產。
[00%] ⑥本發(fā)明烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物制備方法，沒有任何小分子縮去， 原子利用率高，無Ξ廢排放，為綠色工藝。
[0027] ⑧本發(fā)明烷基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋化合物不含面素，屬于環(huán)境友好阻燃劑， 有廣闊的市場開發(fā)前景。
【附圖說明】
[0028] 為了進一步說明產品的結構和性能特給出如下附圖。
[0029] 圖1是甲基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋的紅外光譜圖；圖1表明：2951cm嘴 2888cmi(C-H鍵的伸縮振動）；1464cmi和 1393cmi(C-H鍵的彎曲振動）；1267cmi(P= 0 鍵的伸縮振動）；1186cmi(P-0鍵的伸縮振動）；1153cm1 (Si-0鍵的伸縮振動）；1086cm1和 1043cm1 (C-0鍵的伸縮振動二重峰）；851畑11 (P-C鍵的伸縮振動）。
[0030] 圖2是乙基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋的紅外光譜圖；圖2表明：2963cm嘴 2893cmi(C-H鍵的伸縮振動）；1458cmi(C-H鍵的彎曲振動）；1251cmi(P= 0鍵的伸縮振 動）；ll〇9cmi(Si-〇-C鍵的伸縮振動）；832cmi(Si-〇-C鍵的彎曲振動）；99〇cmi(P-〇-C鍵 的伸縮振動）；749cm1 (Si-C鍵的伸縮振動）。
[003U圖3是丙基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋的紅外光譜圖；圖3表明：3000cm嘴 2872cm1 (C-H鍵的伸縮振動）；1442cm1 (C-H鍵的彎曲振動）；1308cm1(P= 0鍵的伸縮振 動）；l034cmi(Si-0-C鍵的伸縮振動）；878cmi(Si-0-C鍵的彎曲振動）；950cmi(P-0-C鍵 的伸縮振動）；754cm1 (Si-C鍵的伸縮振動）。
[0032]圖4是甲基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋的核磁光譜圖；圖4表明：気代氯仿為溶劑， δ 0. 04-0. 20為Si-CHj上與娃相連的甲基氨峰；δ 0. 81-0.86為C-CH2CH3上與碳相連的甲 基氨峰；δ 1. 20-1. 35為C-CH2CH3上與碳相連的亞甲基氨峰；δ 1. 50-1. 62為0=P-CH3上 與憐氧相連的甲基氨峰；δ 3. 97-4. 18為Si-OCHs上與娃氧相連的甲基氨峰；δ 4. 20-4. 32 為Si-OCHzC上與娃氧相連的亞甲基氨峰；δ 4. 36-4. 60為（邸2〇)2斗=〇(-邸3)麟環(huán)上與氧 相連的亞甲氧基氨峰；δ 7. 26為溶劑気代氯仿交換的質子峰。
[003引圖5是乙基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋的核磁光譜圖；圖5表明：気代氯仿為溶劑，δ 0. 69-0. 76為Si-CHzCHs上與娃相連的亞甲基氨峰；δ 0. 77-0.86為C-CH2CH3上與碳相連 的甲基氨峰；δ 1. 08-1. 17為Si-CHzCHs上與娃相連的甲基氨峰；δ 1. 19-1. 34為C-CH2CH3上 與碳相連的亞甲基氨峰；δ 1. 52-1. 60為0=P-CHs上與憐氧相連的甲基氨峰；δ 4. 00-4. 21 為Si-OCHs上與娃氧相連的甲基氨峰；δ 4. 25-4. 36為Si-OCH2C上與娃氧相連的亞甲基氨 峰；δ 4. 43-4. 62為畑20)2斗=0(-邸3)麟環(huán)上與氧相連的亞甲氧基氨峰；δ 7. 26為溶劑 気代氯仿交換的質子峰。
[0034]圖6是丙基二甲氧基娃酸麟雜環(huán)甲醋的核磁光譜圖；圖6表明：気代氯仿為溶劑， δ0. 70-0. 83為51-邸2邸2邸3上與娃直接相連的亞甲基氨峰；δ0. 84-0. 92為C-CH2CH3上與 碳相連的甲基氨峰；δ1.