CN102174055B - 甲基三(2-氯乙氧基)硅烷化合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅卤协同阻燃增塑剂甲基三(2-氯乙氧基)硅烷化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：CH3Si(OCH2CH2Cl)3制备方法为：搅拌下，将一定摩尔比的氯乙醇滴加到甲基三氯硅烷中，在一定温度下反应一段时间，待氯化氢放完后，反应结束，经纯化处理得甲基三(2-氯乙氧基)硅烷。本发明甲基三(2-氯乙氧基)硅烷是良好的阻燃增塑剂，并且生产工艺简单，设备投资少，成本低廉，易于实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种甲基三(2-氯乙氧基)硅烷化合物及其制备方法。甲基三(2-氯乙氧基)硅烷属含氯有机硅双元素协同阻燃剂还兼有较好的增塑性，适合作为聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等的阻燃增塑剂之用。
背景技术
目前合成高分子材料及其用于加工的增塑剂用量巨大，由于高分子材料大多是极易燃烧，常引起火灾，所以阻燃剂得到了飞速发展。当今阻燃剂用量是仅次于增塑剂用量的第二大助剂。人们从使用方便的角度和化学原子利用率提高的思路总希望阻燃性和增塑性能在同一化合物结构里体现出来，把阻燃元素镶嵌或接枝到增塑剂分子中，即合成阻燃增塑剂；从应用中发现有些材料如聚氯乙烯本身是很好的阻燃材料，但由于易燃增塑剂的加入使材料变的易燃，也即由于增塑剂的使用同时必须加入阻燃剂，为了克服此问题也提醒人们开发新的阻燃增塑剂。目前磷系阻燃增塑剂已有应用，硅系阻燃增塑剂由于价格昂贵开发应用受到了限制。发明者研究开发出了以硅烷偶联剂产业的副产物廉价的甲基三氯硅烷为原料和氯乙醇反应制备新型硅卤协同阻燃增塑剂甲基三(2-氯乙氧基)硅烷。本发明可解决甲基三氯硅烷综合利用的难题，又开辟了廉价优良的阻燃增塑剂新品种，可满足市场的需求、又具有很好的经济意义。
发明内容
本发明的目的之一在于用硅烷偶联剂产业的副产物甲基三氯硅烷合成一种硅卤协同阻燃增塑化合物甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，其合成工艺简单、阻燃增塑性好，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：
一种甲基三(2-氯乙氧基)硅烷化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：
CH3Si(OCH2CH2Cl)3
本发明的另一目的在于提出一种如上所述甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的制备方法，其工艺简单、易于规模化生产，且原料廉价易得，设备投资少，成本低廉，该方法为：
在水浴冷却条件下将一定摩尔比的氯乙醇滴加到甲基三氯硅烷中，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到35℃～100℃反应回流3-8h，待氯化氢放完后，反应结束，加入产品重量的1.5％～2.5％的三聚氰胺固体缚酸剂，搅匀后，减压蒸馏除去少量的低沸点物和过量的氯乙醇(回收使用)，过滤，得无色至浅黄色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷。
如上所述一定摩尔比是指甲基三氯硅烷与一氯丙醇的摩尔比为1∶3～1∶4.5。
本发明的甲基三(2-氯乙氧基)硅烷为无色液体，其产率为91％～98％，分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558，其适合作为聚氯乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯等材料的阻燃剂及增塑剂之用。甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的合成工艺原理如下式所示：
CH3SiCl3+3HOCH2CH2Cl—→CH3Si(OCH2CH2Cl)3+3HCl
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
①由于本发明甲基三(2-氯乙氧基)硅烷具有稳定的C-Si键结构及对称的酯结构，其物理化学性能稳定，有较好的增塑性，分子中同时含有硅氯双重阻燃元素又有较好的阻燃性。
②本发明以硅烷偶联剂产业副产物甲基三氯硅烷为原料合成硅卤协同阻燃增塑剂甲基三(2-氯乙氧基)硅烷。可解决甲基三氯硅烷综合利用的难题，又开辟了廉价优良的阻燃剂新品种。
③本发明制备方法简单，原料廉价易得，成本低，易于规模化生产。
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、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加0.6mol(48.3g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到100℃反应回流8h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率91％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
实施例2 在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加0.66mol(53.1g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到80℃反应回流6h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去过量的氯乙醇(回收使用)及少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率95％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
实施例3 在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加0.72mol(58g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到70℃反应回流4h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去过量的氯乙醇(回收使用)及少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率97％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
实施例4 在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加0.78mol(63.8g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到60℃反应回流5h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去过量的氯乙醇(回收使用)及少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率98％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
实施例5 在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加0.84mol(67.6g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到50℃反应回流6h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去过量的氯乙醇(回收使用)及少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率98％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
实施例6 在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加0.9mol(67.6g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后维持35℃反应回流5h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去过量的氯乙醇(回收使用)及少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率96％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
实施例7 在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加1.0mol(80.5g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到70℃反应回流3h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去过量的氯乙醇(回收使用)及少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率98％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
实施例8 在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管并在冷凝管上口接有氯化氢吸收装置的200ml的四口烧瓶中，加入0.2mol(29.9g)甲基三氯硅烷，然后在水浴冷却条件下滴加1.2mol(96.6g)氯乙醇，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后升温到50℃反应回流3h，待氯化氢放完后，反应结束，加入1.0g三聚氰胺，搅匀后，减压蒸馏除去过量的氯乙醇(回收使用)及少量的低沸点物，冷却、过滤得无色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，产品得率98％。其分解温度为235±5℃，闪点(开口杯)为195±5℃。密度为1.333(20℃)，折光率nD 25＝1.4558。
附表1制备例主要工艺参数
本案发明人还将上述合成的产品应用于聚氯乙烯中。参照：GB/T2406-2008《塑料燃烧性能试验方法-氧指数法》测样品的极限氧指数。取产物硅卤协同阻燃剂甲基三(2-氯乙氧基)硅烷、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、协效阻燃剂三氧化二锑和聚氯乙烯以不同比例混合均匀后，用挤出机挤出，制成直径为3mm的样条，并对其阻燃性能进行了测试，列出了部分试验结果如下表2所示：
表2甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的阻燃性能数据
Claims (6)
1.一种甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于，该方法为：搅拌下，在水浴冷却条件下将一定摩尔比的氯乙醇滴加到甲基三氯硅烷中，以滴加速度控制温度不超过35℃，滴完后，升温到一定温度，保温反应一段时间，待氯化氢放完后，反应结束，经纯化处理得无色至浅黄色液体甲基三(2-氯乙氧基)硅烷，所述甲基三(2-氯乙氧基)硅烷可应用为硅卤协同型阻燃增塑剂，其具有如下结构：CH3Si(OCH2CH2C1)3。
2.如权利要求1所述甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述一定摩尔比是指甲基三氯硅烷与氯乙醇的摩尔比可选1∶3～1∶6.0。
3.如权利要求1所述甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述升温到一定温度为可选35-100℃。
4.如权利要求1所述甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述保温反应一段时间为可选3-8h。
5.如权利要求1所述甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述纯化处理为加入产品重量的1.5％～2.5％的三聚氰胺固体缚酸剂，搅匀，而后经减压蒸馏出过量的氯乙醇及低沸点物，过滤。
6.如权利要求5所述甲基三(2-氯乙氧基)硅烷的制备方法，其特征在于：所述纯化过程中经减压蒸馏出过量的氯乙醇，将氯乙醇回收使用。
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