有色阻燃剂四（溴代苯氧基）对苯醌化合物及其制备方法与流程

本发明涉及一种四(溴代苯氧基)对苯醌化合物及其制备方法。该化合物属一种新型高效阻燃剂，其本身是棕色。其适合用作尼龙、聚酯、不饱和树脂、环氧树脂、橡胶、聚烯烃等材料的阻燃剂或阻燃性颜料主色剂。

背景技术

由于科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们的安全意识逐渐增强，特别是易燃高分子材料的广泛使用，会引起火灾，经常给人们的生命财产造成威胁，从而促进了阻燃科学技术与阻燃剂工业的快速发展。随着阻燃剂的广泛应用，人们发现卤系阻燃剂虽然阻燃效果优良，但在燃烧时会产生大量的卤化氢气体，由此卤系阻燃剂在一定范围的应用受到了限制，同时人们又想保留卤系阻燃剂综合性价比高的优点，因而，对高效多功能卤系阻燃剂的开发成为研究的重要课题。

本发明是用溴代苯酚钠和四氯对苯醌为主要原料制备一种有色阻燃剂四(溴代苯氧基)对苯醌，该阻燃剂结构具有较好的对称性特征，其物理化学性能稳定，与高分子材料相溶性好，加工性能好，同时其本身还具有棕色，可作为颜料使用，即颜料与阻燃剂互为载体，功能多，原子利用率高，加入一种助剂获得两种功能，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，能提高材料的理化性能；其制备所用的原料易得，工艺简单，易于工业化转化生产，有良好的应用开发前景。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提出一种四(溴代苯氧基)对苯醌化合物，其是一种新型高效阻燃剂。作为阻燃剂，其阻燃性能优良，可克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种四(溴代苯氧基)对苯醌化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

式中x＝1或2

本发明的另一目的在于提出一种如上所述的四(溴代苯氧基)对苯醌的制备方法，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：

在装有搅拌器、温度计、高效回流装置三口烧瓶中，加入一定量的有机溶剂，四氯对苯醌，再加入一定量的溴代苯酚钠，在90℃-140℃下保温反应5-10小时。将回流装置改为减压蒸馏装置，减压蒸出有机溶剂(回收利用)，再加入适量甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩冷却结晶，过滤，烘干得到棕色粉末，即为产物四(溴代苯氧基)对苯醌。

如上所述的一定量的有机溶剂为苯、甲苯、氯苯、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚或苯甲醚，其用量体积毫升数为产品理论质量克数的2倍-8倍。

如上所述的一定量的溴代苯酚钠，溴代苯酚钠为2，4-二溴苯酚钠、2，6-二溴苯酚钠、2，3-二溴苯酚钠、2，5-二溴苯酚钠、2-溴苯酚钠、4-溴苯酚钠或3-二苯酚钠，其四氯对苯醌与溴代苯酚钠的摩尔比为1∶4-1∶6。

如上所述的加入适量甲醇为甲醇的体积毫升数是产品质量理论克数的15倍-20倍。

本发明的四(溴代苯氧基)对苯醌为棕色粉末，产率为80.0％-93.1％，分解温度：400±5℃。其适合用作不饱和树脂、橡胶等聚烯烃材料的阻燃剂剂。

四(溴代苯氧基)对苯醌的合成原理如下式所示：

式中x＝1或2

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

(1)由于本发明四(溴代苯氧基)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，与高分子材料相溶性好，能适应材料的高温加工，加工性能好。

(2)本发明四(溴代苯氧基)对苯醌分子内含有多个芳性结构，其芳环电子结构的多向性与高分子材料相溶性好，易于分散，加工性能好；其芳环结构含氢量低，而含碳量高，且取代的苯醌有提供了多个炭化源质点，都使得四(溴代苯氧基)对苯醌赋有了较好的成炭性及防滴落作用。

(3)本发明四(溴代苯氧基)对苯醌一个分子中含有多个溴原子，含溴量高。

(4)由于本发明四(溴代苯氧基)对苯醌是棕色，为有色阻燃剂，在应用中起到阻燃作用的同时又有着色的效果。也即颜料与阻燃剂互为载体，功能多，加入一种助剂获得两种功能，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，能提高材料的如透明度等理化性能。

(5)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

为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。

图1是四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌的红外光谱图；图1表明，3059.9cm^-1处为苯环上c-h键的伸缩振动峰；1683.4cm^-1处为羰基键的伸缩振动峰；1677.5cm^-1处为环状烯烃c＝c键的伸缩振动；1513.5cm^-1处为苯环的骨架伸缩振动峰；1120.3cm^-1处和1180.3cm^-1处为c-o键的伸缩振动峰；1033.3cm^-1处为ar-br键的伸缩振动峰。

图2是四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌的核磁光谱图；图2表明，以氘代dmso溶剂，δ6.70-6.80为-och2上的氢峰；δ7.30-7.40为苯基上的氢峰；δ7.8-7.85。

图3是四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌的热重图谱；图3表明，产物由400℃开始失重；失重率为10％时，温度为420℃；失重率为50％时，温度为485℃，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

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入80ml的苯，再加入10.1g(0.04mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在80℃下保温反应5h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将苯蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为80.0％。

实施例2在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入90ml的甲苯，再加入10.1g(0.04mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在100℃下保温反应6h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将甲苯蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为82.3％。

实施例3在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入100ml的氯苯，再加入11.3g(0.045mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在110℃下保温反应7h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将氯苯蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为86.5％。

实施例4在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入110ml的乙二醇二乙醚，再加入12.6g(0.05mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在120℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将乙二醇二乙醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为91.3％。

实施例5在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入120ml的二乙二醇二甲醚，再加入15.0g(0.06mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在130℃下保温反应9h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将二乙二醇二甲醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为93.1％。

实施例6在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入130ml的氯苯，再加入11.3g(0.045mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在140℃下保温反应10h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将氯苯蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为90.7％。

实施例7在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入110ml的二丙二醇二甲醚，再加入11.3g(0.045mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在150℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将二丙二醇二甲醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为88.5％。

实施例8在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入110ml的丙二醇二甲醚，再加入10.1g(0.04mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在95℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将丙二醇二甲醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为84.6％。

实施例9在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入110ml的苯甲醚，再加入12.6g(0.05mol)2，4-二溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在150℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将苯甲醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至100ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为92.6％。

实施例10在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入80ml的乙二醇二乙醚，再加入9.0g(0.046mol)邻-溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在120℃下保温反应7h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将苯甲醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至80ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(邻-溴苯氧基)对苯醌，产率为92.1％。

实施例11在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入80ml的二乙二醇二甲醚，再加入9.0g(0.046mol)对-溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在120℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将苯甲醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至80ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌，产率为93.0％。

实施例12在装有搅拌器、温度计、高效回流装置反应器中，20℃下，先加入80ml的苯甲醚，再加入9.0g(0.046mol)间-溴苯酚钠，然后再加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，在120℃下保温反应9h，将回流装置改为减压蒸馏装置，减压将苯甲醚蒸干(回收使用)，再加入200ml甲醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至80ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(间-溴苯氧基)对苯醌，产率为91.2％。

本案发明人将四(溴代苯氧基)对苯醌应用于pbt中，在pbt中加入不同比例的四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌；用xj-01型单螺杆挤出机在220℃下挤出样条，样条的尺寸为长度15cm、直径0.3cm，参照：gb/t2406.1-2008标准将上述合成的有色溴系阻燃剂四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌应用于pbt材料中制作样条并测试样条的loi，试验结果如表1所示：

表1有色阻燃剂四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌应用于pbt中的氧指数测试结果

由表1可知，当三种产物在pbt中的添加量都为20％时，其极限氧指数均大于27％，已经达到了一般阻燃剂添加量为25％时的极限氧指数，也均已达到难燃级别，当添加量都为25％时，除了高达30％以上的氧指数外，还能明显观察到改性过的pbt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(溴代苯氧基)对苯醌对pbt均有很好的阻燃效用。

本案发明人还将四(溴代苯氧基)对苯醌应用于pvc中，在pvc中加入不同比例的四(溴代苯氧基)对苯醌；用xj-01型单螺杆挤出机在180℃下挤出样条，样条的尺寸为长度15cm、直径0.3cm，参照：gb/t2406.1-2008标准将上述合成的有色溴系阻燃剂四(溴代苯氧基)对苯醌应用于pvc材料中测试样条的loi。试验结果如表2所示：

表2有色阻燃剂四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌应用于pvc中的氧指数测试结果

由表2表明，未加四(2，4-二溴苯氧基)对苯醌产物的空白样条，其loi只有22％，但分别随着加入的产物有色溴系阻燃剂量的增加，loi数值升高很快，加入20g时loi就可达到28％以上，表明本研究的有色溴系阻燃剂四(溴代苯氧基)对苯醌对pvc材料有很好的阻燃性能。且产物与pvc材料相容性很好，可以替代部分增塑剂，从而降低成本。