本发明涉及一种有色阻燃剂四(三溴苯氧基)对苯醌化合物及其制备方法，具体涉及一种四(2，4，6-三溴苯氧基)对苯醌化合物及其制备方法。该化合物适合用作尼龙、聚酯、聚氨酯、橡胶、聚烯烃、不饱和树脂等材料的阻燃剂及着色剂。
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，从而促进了阻燃科学技术与阻燃剂工业的快速发展。随着阻燃剂无卤化趋势的推进，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。
本发明是用三溴苯酚和四氯对苯醌为主要原料制备一种有色阻燃剂四(三溴苯氧基)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，也即省去了加入颜料的过程也减少了助剂在材料中的填加量，能提高材料的理化性能，还能减少生产工序、降低成本；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有色阻燃剂四(三溴苯氧基)对苯醌化合物，其是一种新型高效阻燃剂，又是优良的有机颜料着色剂。其阻燃性能优良，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。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种有色阻燃剂四(三溴苯氧基)对苯醌化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：
本发明的另一目的在于提出一种如上所述的有色阻燃剂四(三溴苯氧基)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、高效回流装置反应器中，20℃下，加入有机溶剂，再加入四氯对苯醌和相对于四氯对苯醌4-6倍摩尔的2，4，6-三溴苯酚钠，在100-150℃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(回收使用)，而后再加入适量乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，滤液浓缩，结晶，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌。
如上所述的有机溶剂为二氧六环、甲苯、氯苯、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、苯甲醚或二甲苯，其用量体积毫升数为产品理论质量克数的2倍-8倍。
如上所述的加入适量乙醇为乙醇为其体积毫升数是产品质量克数的20倍-30倍。
本发明的四(三溴苯氧基)对苯醌为棕色粉末，产率为80.3％-92.2％，分解温度：400±5℃。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剂或着色剂。
四(三溴苯氧基)对苯醌的合成原理如下式所示：
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
(1)由于本发明四(三溴苯氧基)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，能适应材料的高温加工。
(2)本发明四(三溴苯氧基)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，并且取代的苯醌结构提供了多个炭化源点，都使得四(三溴苯氧基)对苯醌赋有了较好的成炭性及防滴落作用。
(3)本发明四(三溴苯氧基)对苯醌一个分子中含有12个溴原子，含溴量高。
(4)由于本发明四(三溴苯氧基)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(三溴苯氧基)对苯醌的红外光谱图；图1表明，3068.9cm-1处为苯环上c-h键的伸缩振动峰；1695.4cm-1处为羰基键的伸缩振动峰；1660.3cm-1处为环状烯烃c＝c键的伸缩振动；1434.4cm-1处为苯环的骨架伸缩振动峰；1240.6cm-1处为ar-o键的伸缩振动峰；1060.4cm-1处为ar-br键的伸缩振动峰。
图2是四(三溴苯氧基)对苯醌的核磁光谱图；图2表明，溶剂为氘代二甲基亚砜，δ7.60-7.70为苯基上的氢峰；δ2.50处为溶剂氘代二甲基亚砜的氢峰。
图3是四(三溴苯氧基)对苯醌的热重图谱；图3表明，在400℃时，产品开始出现缓慢失重；温度为403℃时，失重率为10％；温度为433℃时，失重率才为50％，当温度达到800℃时，仍有14％的产物未分解，说明产物有较好的热稳定性。
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，加入80ml的二氧六环，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，14.11g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，在100℃下保温反应5h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去二氧六环(回收使用)，再加入300ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为80.3％。
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，加入90ml的甲苯，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，14.11g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，在110℃下保温反应6h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去甲苯(回收使用)，再加入300ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为81.5％。
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，加入100ml的氯苯，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，17.64g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，在140℃下保温反应7h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去氯苯(回收使用)，再加入320ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为92.3％。
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，加入110ml的乙二醇二乙醚，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，21.16g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，120℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去乙二醇二乙醚(回收使用)，再加入350ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为91.2％。
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，加入120ml的二乙二醇二甲醚，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，17.64g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，在130℃下保温反应9h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去二乙二醇二甲醚(回收使用)，再加入320ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为90.8％。
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，加入130ml的二乙二醇二甲醚，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，15.87g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，在140℃下保温反应10h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去二乙二醇二甲醚(回收使用)，再加入300ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为90.2％。
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，加入110ml的苯甲醚，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，15.87g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，在150℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去苯甲醚(回收使用)，再加入300ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为89.0％。
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，加入110ml的二甲苯，2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，15.87g(0.04mol)2，4，6-三溴苯酚钠，在140℃下保温反应8h，将回流装置改为减压蒸馏装置减压蒸馏除去二甲苯(回收使用)，再加入300ml乙醇将产物溶解，过滤除去氯化钠和微量不溶物，将滤液浓缩至120ml，冷却结晶过滤，烘干得棕色固体产物四(三溴苯氧基)对苯醌，产率为87.3％。
表1制备例主要工艺参数
本案发明人将四(三溴苯氧基)对苯醌应用于pbt中，在pbt中加入不同比例的四(三溴苯氧基)对苯醌；用xj-01型单螺杆挤出机在220℃下挤出棕色样条，制成长度15cm、直径0.3cm的样条，参照：gb/t2406-2008标准将上述合成的阻燃剂四(三溴苯氧基)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2所示：
表2四(三溴苯氧基)对苯醌用于pbt中的测试结果
由表2可知，当四(三溴苯氧基)对苯醌在pbt中的添加量都为15％时，其极限氧指数均大于28％，已达到难燃级别，并能成炭不低落，可以看出产物四(三溴苯氧基)对苯醌对pbt均有很好的阻燃成炭作用。
本案发明人还将四(三溴苯氧基)对苯醌应用于聚氯乙烯(pvc)中，在pvc中加入不同比例的四(三溴苯氧基)对苯醌；用xj-01型单螺杆挤出机在180℃下挤出棕色样条，样条的尺寸制成长度15cm、直径0.3cm，参照：gb/t2406.1-2008标准测试样条的loi。试验结果如表3所示：
表3有色阻燃剂四(三溴苯氧基)对苯醌应用于pvc的阻燃数据
由表3表明，用100gpvc、100gdop与5gsb2o3混合均匀制作出来的未加产物的空白样条，其极限氧指数loi只有22％，但分别随着加入的产物阻燃剂量的增加，loi数值升高很快，加入20g时，即9％时，loi就可达到30％以上，表明本发明的有色阻燃剂四(三溴苯氧基)对苯醌对pvc材料有很好的阻燃性能。