有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物及其制备方法.pdf

《有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物及其制备方法.pdf（9页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810783082.X (22)申请日 2018.07.06 (71)申请人 苏州科技大学 地址 215009 江苏省苏州市高新区科锐路1 号 (72)发明人 韩志慧花宇韩虹王彦林 (51)Int.Cl. C07F 9/6564(2006.01) C08K 5/549(2006.01) C08K 5/3492(2006.01) C08L 23/12(2006.01) C08L 27/06(2006.01) (54)发明名称 有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物及其 制备方法 (。

2、57)摘要 本发明涉及一种有色阻燃成炭剂多硅膦对 苯醌化合物及其制备方法， 该化合物的结构如下 式所示：制备方 法为： 在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的 反应器中， 加入适量的有机溶剂、 四氯对苯醌， 再 加入相对于四氯对苯醌45倍摩尔的二甲基硅 酸三羟甲基氧化膦环酯醇钠盐， 升温到100150 保温反应69h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却 结晶， 过滤， 烘干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂 多硅膦对苯醌。 本发明化合物阻燃成炭性能优 良， 还有着色作用， 适合用作尼龙、 聚酯、 聚氨酯、 橡胶、 聚烯烃、 不饱和树脂等材料的阻燃成炭剂 及着色剂， 并且制备方法为一步反应， 工艺。

3、简单， 设备投资少， 易于实现工业化生产。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 108948087 A 2018.12.07 CN 108948087 A 1.一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物， 其特征在于， 该化合物的结构如下式所 示： 2.如权利要求1所述一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物的制备方法， 其特征在 于， 该方法为： 在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的反应器中， 加入适量的有机溶剂、 四氯对苯 醌， 再加入相对于四氯对苯醌45倍摩尔的二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环酯醇钠盐， 升温 到100150保温反应69h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过滤， 烘。

4、干， 得到红色粉末 有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌。 3.如权利要求2所述一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物的制备方法， 其特征在 于： 所述的适量的有机溶剂为二氧六环、 乙二醇二乙醚、 二乙二醇二甲醚、 二甲亚砜或苯甲 醚， 其用量体积毫升数为产品理论质量克数的5倍-10倍。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108948087 A 2 有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物及其制备方法， 具体涉及一 种四-1-氧代-1-磷杂-3， 5-二氧杂-4， 4-二甲基-4-硅杂环己基-甲氧基对苯醌化合物 及其制备方法。 该化合。

5、物适合用作尼龙、 聚酯、 聚氨酯、 橡胶、 聚烯烃、 不饱和树脂等材料的 阻燃成炭剂剂及着色剂。 背景技术 0002 科学技术的快速发展， 有机高分子材料在人们生产、 生活中得到了广泛的应用， 给 人们带来了极大地的方便， 但是其易燃的特性也使人们面临着严重的火灾威胁， 因此阻燃 制品的研发得到了迅猛发展， 其市场需求量不断增长。 而随着全球阻燃立法的日益严格， 安 全防火标准和相关行业指令的相继颁布， 对阻燃要求的呼声越来越激烈， 目前尤其对新型 高效、 低毒环保型阻燃剂的研究开发日益迫切。 0003 由于有机硅、 磷系阻燃剂都具有抗油、 低毒、 成炭性好， 不降低材料的物化性能等 优点， 。

6、现已成为阻燃研究领域备受关注的热点。 0004 本发明公开了一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物及其制备方法， 其制备方 法以四氯对苯醌与二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环状酯醇钠为主要原料， 所用原料易得， 工 艺简单， 易于工业化生产； 其产物阻燃、 成炭效果好， 能给材料增加红色的色彩， 省去了加工 过程中添加颜料的过程， 既节省成本， 又减少了助剂的添加量， 降低了由于助剂的添加恶化 材料机械性能或加工性能的不足； 其产品分子结构中含有四硅和四膦阻燃元素， 协同作用 阻燃成炭效果优良， 还具有着色功能， 是一种具有阻燃、 成炭和着色多功能的有机高分子助 剂， 分解温度高， 加工性能好， 用途较。

7、为广泛有很好的应用开发前景。 发明内容 0005 本发明的目的之一在于提出一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物， 其是一种 高效阻燃成炭剂， 又是优良的有机颜料着色剂。 其阻燃成炭性能优良， 着色性好， 分解温度 高达400， 物理化学性能稳定， 能适应材料的高温加工， 应用范围广， 可克服现有技术中的 不足。 0006 为实现上述发明目的， 本发明采用了如下技术方案： 0007 一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌化合物， 其特征在于， 该化合物的结构如下式 所示： 0008 说明书 1/5 页 3 CN 108948087 A 3 0009 本发明的另一目的在于提出一种有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌。

8、化合物的制备方 法， 其原料廉价易得， 设备投资少， 成本低廉， 工艺简单、 易于规模化生产， 该方法为： 0010 在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的反应器中， 加入适量的有机溶剂、 四氯 对苯醌， 再加入相对于四氯对苯醌45倍摩尔的二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环酯醇钠盐， 升温到100150保温反应69h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过滤， 烘干， 得到红色 粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌。 0011 如上所述的适量的有机溶剂为二氧六环、 乙二醇二乙醚、 二乙二醇二甲醚、 二甲亚 砜或苯甲醚， 其用量体积毫升数为产品理论质量克数的5倍-10倍。 0012 本发明的有色阻燃成。

9、炭剂多硅膦对苯醌为红色粉末， 产率为83.3-93.0， 分解 温度： 4005。 其适合用作尼龙、 聚酯、 聚氨酯、 橡胶、 聚烯烃、 不饱和树脂等材料的阻燃成 炭剂或着色剂。 0013 有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌的制备原理如下式所示： 0014 0015 与现有技术相比， 本发明的有益之处在于： 0016 (1)由于本发明多硅膦对苯醌的结构具有较好的对称性特征， 其物理化学性能稳 定， 分解温度高， 能适应材料的高温加工。 0017 (2)本发明多硅膦对苯醌分子内含有四个硅原子， 还有四个磷原子， 磷硅协同作 用， 并且取代的苯醌提供了充足的炭源结构点， 使得多硅膦对苯醌有了较好的成炭性及。

10、防 滴落作用， 阻燃效果优良。 0018 (3)由于本发明多硅膦对苯醌是红色， 为有色阻燃成炭剂， 有阻燃作用又有着色效 果。 也即颜料与阻燃剂互为载体， 加入一种助剂获得多种功能， 省去了加入颜料的过程和成 本， 也减少了在材料中填料的加入量， 能提高材料的透明度等理化性能。 0019 (4)本发明制备方法简单， 原料廉价易得， 设备投资少， 易于规模化生产。 附图说明 0020 为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。 0021 图1是多硅膦对苯醌的红外光谱图； 图1表明， 2951.3cm-1和2888.4cm-1为C-H键的 伸缩振动峰； 1464.6cm-1和1393.7cm-。

11、1为C-H键的弯曲振动峰； 1267.4cm-1为PO键的伸缩 振动峰； 1186.3cm-1为P-O键的伸缩振动峰； 1153.4cm-1为Si-O键的伸缩振动峰； 1086.1cm- 1和1043.8cm-1为C-O键的伸缩振动峰； 851.3cm-1为P-C键的伸缩振动峰； 799.3cm-1为Si-C 键的伸缩振动。 0022 图2是多硅膦对苯醌的核磁光谱图； 图2表明， 溶剂为氘代DMSO， 0.11-0.15处为甲 基的氢峰； 3.75-3.85处为与O-Si相连的亚甲基氢峰； 4.75-4.80处为与环外氧相连的亚 甲基氢峰； 2.50处为溶剂氘代DMSO氢峰。 结合红外谱图分析。

12、的结果， 说明所合成的化合物 说明书 2/5 页 4 CN 108948087 A 4 为四-1-氧代-1-磷杂-3， 5-二氧杂-4， 4-二甲基-4-硅杂环己基-甲氧基对苯醌。 0023 图3是多硅膦对苯醌的热重图谱； 图3表明， 产物由400开始失重； 温度420失重 率为10时； 温度485失重率为50时， 当温度达到800时， 仍有18的产物未分解， 说 明产物耐热稳定性好。 具体实施方式 0024 以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。 0025 实施例1在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中， 加入80ml二 氧六环溶剂， 加入2.46g(0.。

13、01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环酯醇 钠盐8.72g(0.04mol)， 升温到100保温反应6h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过滤， 烘 干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为83.3， 初始分解温度： 4005。 0026 实施例2在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中， 加入70ml二 氧六环溶剂， 加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环酯醇 钠盐9.16g(0.042mol)， 升温到100保温反应6h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过滤， 烘干， 得到红色粉。

14、末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为86.0， 初始分解温度： 4005 。 0027 实施例3在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中， 加入80ml乙 二醇二乙醚溶剂， 加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环 酯醇钠盐9.59g(0.044mol)， 升温到120保温反应6h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过 滤， 烘干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为88.0， 初始分解温度： 400 5。 0028 实施例4在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中， 加入80ml二 乙二醇。

15、二甲醚溶剂， 加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦 环酯醇钠盐9.59g(0.044mol)， 升温到140保温反应6h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过滤， 烘干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为91.2， 初始分解温度： 4005。 0029 实施例5在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中， 加入60ml二 乙二醇二甲醚溶剂， 加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦 环酯醇钠盐10.03g(0.046mol)， 升温到100保温反应8h， 抽滤， 除去氯化钠， 。

16、滤液冷却结 晶， 过滤， 烘干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为91.5， 初始分解温 度： 4005。 0030 实施例6在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中， 加入80ml苯 甲醚溶剂， 加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环酯醇钠 盐10.46g(0.048mol)， 升温到130保温反应6h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过滤， 烘 干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为91.0， 初始分解温度： 4005。 0031 实施例7在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250m。

17、l三口烧瓶中， 加入80ml二 乙二醇二甲醚溶剂， 加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦 环酯醇钠盐10.90g(0.050mol)， 升温到150保温反应6h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结 晶， 过滤， 烘干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为93.1， 初始分解温 说明书 3/5 页 5 CN 108948087 A 5 度： 4005。 0032 实施例8在装有搅拌器、 温度计、 高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中， 加入80ml二 甲亚砜溶剂， 加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌， 再加入二甲基硅酸三羟甲基氧化膦环。

18、酯醇 钠盐10.03g(0.046mol)， 升温到160保温反应6h， 抽滤， 除去氯化钠， 滤液冷却结晶， 过滤， 烘干， 得到红色粉末有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌， 收率为93.0， 初始分解温度： 4005 。 0033 表1制备例主要工艺参数 0034 0035 本案发明人将有色阻燃成炭剂多硅膦对苯醌应用于PP和PVC中， 并且还还与MPP复 配， 研究了协同阻燃成炭情况， 在PP或PVC中加入不同比例的多硅膦对苯醌或复配不同比例 的MPP； 用XJ-01型单螺杆挤出机在200下挤出红色的样条， 制成长度15cm、 直径0.3cm的燃 烧样条， 参照： GB/T 2406-2008标准。

19、测试上述样条的极限氧指数(LOI)， 试验结果如表2表 5所示： 0036 表2有色阻燃剂多硅膦对苯醌应用于PP中的氧指数测试结果 0037 0038 由表2可知， 当产物在PP中的添加量都为20时， 其极限氧指数已达29， 已经达 到了难燃级别， 当添加量都为25时， 已高达33以上的氧指数， 还能明显观察到改性的PP 材料在燃烧时成炭速度非常快， 且没有熔融滴落， 所以可以看出产物四(二甲基硅酸甘油酯 氧基)苯醌对PP有很好的阻燃成炭效果。 说明书 4/5 页 6 CN 108948087 A 6 0039 表3有色阻燃剂多硅膦对苯醌和MPP复配应用于PP中的氧指数测试结果 0040 00。

20、41 由表3可知， 单独将MPP以20的添加量用于PP时， 氧指数仅为22， 仍属于易燃范 畴， 且伴有熔融滴落现象； 当将产物与MPP复配后在PP中的添加总量为25， 且比例为1 1 时， 其极限氧指数能达到32以上， 且改性过的PP材料在燃烧时都均没有熔融滴落， 成炭速 度非常快。 这说明产物四(二甲基硅酸甘油酯氧基)苯醌与MPP复配后使用对PP有很好的协 同阻燃成炭效果。 0042 表4有色阻燃剂多硅膦对苯醌应用于PVC中的氧指数测试结果 0043 0044 由表4表明， 用100g PVC、 100g DOP与5g Sb2O3混合均匀制作出来的未加产物的空 白样条， 其LOI只有22，。

21、 但随着产物的增加， LOI数值升高很快， 加入20份时LOI就可达到 30以上， 表明产物四(二甲基硅酸甘油酯氧基)苯醌对PVC材料有很好的阻燃性能。 0045 表5有色阻燃剂多硅膦对苯醌和MPP复配应用于PVC中的氧指数测试结果 0046 0047 由表5可知， 单独将MPP以20的添加量用于PVC时， 氧指数仅为22， 仍属于可燃 范畴， 且伴有熔融滴落现象； 当将产物与MPP复配后在PVC中的添加总量都为25且比例为1 1时， 其极限氧指数能达到32以上， 且改性过的PVC材料在燃烧时都没有熔融滴落， 成炭 速度也非常快。 这说明产物四(二甲基硅酸甘油酯氧基)苯醌与MPP复配后使用对PVC有很好 的阻燃效果。 说明书 5/5 页 7 CN 108948087 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 108948087 A 8 图3 说明书附图 2/2 页 9 CN 108948087 A 9 。