烷基二甲氧基硅酸膦杂环甲酯化合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种阻燃剂烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物及其制备方法，具体 设及一种阻燃剂烷基二甲氧基（1-氧-1-甲基-4-乙基-1-憐杂-2,6-二氧杂-环己烧 基-<4〉-甲氧基）硅烷化合物及其制备方法，该化合物含有憐、娃双重阻燃元素，憐娃协同 有较高的阻燃效能，适合用作聚醋PBT、PET、聚氨醋、不饱和树脂、环氧树脂等材料的阻燃 剂。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的迅猛发展，阻燃行业发展也很快，随着人们安全环保意识的增强， 对阻燃剂及阻燃材料的要求也越来越高。传统的面系阻燃剂虽然具有高效的阻燃性能，但 其在燃烧过程中会释放出有毒、有腐蚀性的面化氨气体，严重威胁人们的生命安全。因此， 人们迫切希望开发出来更多的性价比好的高效、无毒阻燃剂。近年来，憐、娃系阻燃剂的开 发已成为研究的热点。有关有机麟系阻燃剂研究虽多，但其仍然存在成本高、极性大、易迁 移，电气性能差等缺点，综合性价比优良的有机麟阻燃剂有很强的市场急需性；娃系阻燃剂 性能较好，但有机娃阻燃剂发展也很缓慢。
[0003] 本发明公开了一种阻燃剂烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物及其制备方法，将 娃、憐两种阻燃元素设计在同一个分子中，其憐、娃两种阻燃元素协同阻燃效能高，成炭性 好，还具有增塑性，稳定性好。其制备原料甲基Ξ甲氧基硅烷是工业生产二甲基硅油的副产 物甲基Ξ氯硅烷的衍生产物，为深化解决甲基Ξ氯硅烷的污染问题，开辟了一条有效途径。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于提出一种憐、娃协同阻燃化合物烷基二甲氧基娃酸麟杂环 甲醋，其物理化学性能稳定，耐热性好，与高分子材料有较好的相容性，且有成炭防滴落的 作用，可广泛用作聚醋PBT、PET、聚氨醋、不饱和树脂、环氧树脂等材料的阻燃剂，有很好的 开发应用前景。 阳0化]为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006] 一种阻燃剂烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物，其特征在于，该化合物的结构 如下式所示：
[0007]
[0008] 式中R=甲基、乙基、丙基或下基。
[0009] 本发明的另一目的在于提出一种阻燃剂烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物的 制备方法，其工艺简单、设备投资少，原料廉价易得，成本低廉，具有良好的开发应用前景， 该方法为：
[0010] 氮气保护下，控制4-乙基-2,6,7-Ξ氧杂-1-憐杂双环[2.2.2]辛烧（简称：笼 状憐酸醋）与烷基Ξ甲氧基硅烷的摩尔比为1 : 1-1 : 1.3,再加入一定量的催化剂和有机 溶剂，加热至回流，开始反应，随着反应的进行回流溫度逐渐升高，在100-180°C，回流和保 溫反应10-1化，冷却至60°C，转移至分液漏斗中静置分层，分出下层料液，经纯化处理，得 淡黄色液体烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋。
[0011] 该方法还可为：
[0012] 氮气保护下，控制4-乙基-2,6, 7-Ξ氧杂-1-憐杂双环[2. 2. 2]辛烧（简称：笼 状憐酸醋）与烷基Ξ甲氧基硅烷的摩尔比为1 : 1-1 : 1.5,再加入一定量的催化剂，加 热至回流，开始反应，随着反应的进行回流溫度逐渐升高，在100-180°C，回流和保溫反应 10-20h，冷却至60°C，经纯化处理，得淡黄色液体烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋。
[0013] 如上所述的烷基Ξ甲氧基硅烷为甲基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] 如上所述的有机溶剂为二乙二醇二甲酸、苯甲酸或二甲基甲酯胺（DMF)，其用量是 有机溶剂的体积毫升数为笼状憐酸醋质量克数的1-4倍。
[0015] 如上所述的一定量的催化剂为硫酸二甲醋、对甲苯横酸甲醋或对甲苯横酸乙醋， 其用量为笼状憐酸醋质量的2% -3%。
[0016] 如上所述的纯化处理为加入与产品理论质量克数相等体积毫升数的甲苯洗涂，静 置分出下层料液，再减压蒸馈除去甲苯及少量低沸点物。
[0017] 本发明烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋为淡黄色粘稠液体，适合用于聚醋PBT、阳T、 聚氨醋、不饱和树脂、环氧树脂等材料的阻燃剂。
[0018] 烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋的制备工艺原理如下式所示：
[0019]
[0020] 式中R=甲基、乙基、丙基或下基。
[0021] 与现有技术相比，本发明的创新之处在于：
[0022] ①本发明烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物含有憐、娃两种阻燃元素，高溫下， 憐元素转化为憐酸或聚憐酸能催化促成炭的形成，形成的聚憐酸膜有隔热绝氧作用；娃与 碳形成致密的娃炭层，能有效防止烙融滴落的发生。憐、娃从不同的机理协同阻燃，能发挥 较高的阻燃效能。
[0023] ②本发明烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物分子结构中含有C-P键、C-Si键W 及六元环结构，运些结构特点使得该化合物物理化学性能稳定，分解溫度高，增塑性好，与 高分子材料相容性好，能适应于工程塑料的高溫加工。
[0024] ③本发明烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物制备所用原料甲基Ξ甲氧基硅烷 是工业生产二甲基硅油的副产物甲基Ξ氯硅烷的衍生物，为深化解决甲基Ξ氯硅烷的污染 问题开辟了一条有效的途径。
[00巧]④本发明烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物制备所用原料廉价易得，其工艺简 单，设备投资少，易于规模化生产。
[00%] ⑥本发明烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物制备方法，没有任何小分子缩去， 原子利用率高，无Ξ废排放，为绿色工艺。
[0027] ⑧本发明烷基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋化合物不含面素，属于环境友好阻燃剂， 有广阔的市场开发前景。
【附图说明】
[0028] 为了进一步说明产品的结构和性能特给出如下附图。
[0029] 图1是甲基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋的红外光谱图；图1表明：2951cm嘴 2888cmi(C-H键的伸缩振动）；1464cmi和 1393cmi(C-H键的弯曲振动）；1267cmi(P= 0 键的伸缩振动）；1186cmi(P-0键的伸缩振动）；1153cm1 (Si-0键的伸缩振动）；1086cm1和 1043cm1 (C-0键的伸缩振动二重峰）；851畑11 (P-C键的伸缩振动）。
[0030] 图2是乙基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋的红外光谱图；图2表明：2963cm嘴 2893cmi(C-H键的伸缩振动）；1458cmi(C-H键的弯曲振动）；1251cmi(P= 0键的伸缩振 动）；ll〇9cmi(Si-〇-C键的伸缩振动）；832cmi(Si-〇-C键的弯曲振动）；99〇cmi(P-〇-C键 的伸缩振动）；749cm1 (Si-C键的伸缩振动）。
[003U图3是丙基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋的红外光谱图；图3表明：3000cm嘴 2872cm1 (C-H键的伸缩振动）；1442cm1 (C-H键的弯曲振动）；1308cm1(P= 0键的伸缩振 动）；l034cmi(Si-0-C键的伸缩振动）；878cmi(Si-0-C键的弯曲振动）；950cmi(P-0-C键 的伸缩振动）；754cm1 (Si-C键的伸缩振动）。
[0032]图4是甲基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋的核磁光谱图；图4表明：気代氯仿为溶剂， δ 0. 04-0. 20为Si-CHj上与娃相连的甲基氨峰；δ 0. 81-0.86为C-CH2CH3上与碳相连的甲 基氨峰；δ 1. 20-1. 35为C-CH2CH3上与碳相连的亚甲基氨峰；δ 1. 50-1. 62为0=P-CH3上 与憐氧相连的甲基氨峰；δ 3. 97-4. 18为Si-OCHs上与娃氧相连的甲基氨峰；δ 4. 20-4. 32 为Si-OCHzC上与娃氧相连的亚甲基氨峰；δ 4. 36-4. 60为（邸2〇)2斗=〇(-邸3)麟环上与氧 相连的亚甲氧基氨峰；δ 7. 26为溶剂気代氯仿交换的质子峰。
[003引图5是乙基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋的核磁光谱图；图5表明：気代氯仿为溶剂，δ 0. 69-0. 76为Si-CHzCHs上与娃相连的亚甲基氨峰；δ 0. 77-0.86为C-CH2CH3上与碳相连 的甲基氨峰；δ 1. 08-1. 17为Si-CHzCHs上与娃相连的甲基氨峰；δ 1. 19-1. 34为C-CH2CH3上 与碳相连的亚甲基氨峰；δ 1. 52-1. 60为0=P-CHs上与憐氧相连的甲基氨峰；δ 4. 00-4. 21 为Si-OCHs上与娃氧相连的甲基氨峰；δ 4. 25-4. 36为Si-OCH2C上与娃氧相连的亚甲基氨 峰；δ 4. 43-4. 62为畑20)2斗=0(-邸3)麟环上与氧相连的亚甲氧基氨峰；δ 7. 26为溶剂 気代氯仿交换的质子峰。
[0034]图6是丙基二甲氧基娃酸麟杂环甲醋的核磁光谱图；图6表明：気代氯仿为溶剂， δ0. 70-0. 83为51-邸2邸2邸3上与娃直接相连的亚甲基氨峰；δ0. 84-0. 92为C-CH2CH3上与 碳相连的甲基氨峰；δ1.