阻燃成炭劑聚二甲基硅酸對苯二酯聚合物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種硅系阻燃成炭劑聚二甲基硅酸對苯二酯聚合物及其制備方法，該 聚合物適合用作聚烯烴、聚酯、聚酰胺、環氧樹脂、不飽和樹脂等的阻燃成炭劑。
【背景技術】
[0002] 解決合成高分子材料的易燃問題，最有效的方法是在材料中加入阻燃劑，但阻燃 劑一般能阻止減緩材料的燃燒或使材料變得更難燃，不能改變材料受熱時熔融相變的特 性，即材料在高溫下燃燒時會變成液體流動或滴落，其會帶著火焰而移動引起二次燃燒。為 了解決合成材料的易燃、滴落問題，最有效的方法是加入阻燃劑的同時再加入成炭劑或加 入具有阻燃作用又有成炭能力的助劑，即阻燃成炭劑。季戊四醇等人們已發現具有一定的 成炭作用，在某些材料中也有所應用，但目前大多的成炭劑存在極性大、易吸水、分解溫度 低和加工性能差等不足。硅元素是一個不易揮發氣化的元素，它與碳元素為同族，電子結構 相似，高溫下硅、碳結構脫水炭化容易生成致密的硅炭層，其能起到阻燃作用又能克服合成 材料的熔融滴落問題。因此對有機硅或含硅的阻燃成炭劑的研宄具有很重要的現實意義。
[0003] 本發明公開了以二甲基二鹵硅烷和對苯二酚為主要原料制備硅系阻燃成炭劑聚 二甲基硅酸對苯二酯聚合物。硅元素能促進高分子材料成炭，生成致密的硅炭層，將易燃物 與氧氣隔離開，并能有效防止高分子材料熔融滴落形成二次燃燒。本發明基礎原料廉價易 得，應用范圍廣，有很好的應用開發前景。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的之一在于提出一種硅系阻燃成炭劑聚二甲基硅酸對苯二酯聚合物， 其阻燃成炭性好，可克服現有技術中的不足。
[0005] 為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：
[0006] 聚二甲基硅酸對苯二酯聚合物，其特征在于，該聚合物的結構如下式所示：
【主權項】
1. 一種硅系阻燃成炭劑聚二甲基硅酸對苯二酯聚合物，其特征在于，該聚合物的結構 如下式所示：
式中n= 20~50。
2. 根據權利要求1所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，該方法為： 在裝有攪拌器、溫度計和冷凝管，并在冷凝管上口裝有干燥管的反應器中，用氮氣置換 掉反應器內的空氣，將對苯二酚溶于適量的有機溶劑，加入相對于對苯二酚2~2. 5倍摩 爾的三乙胺，滴加與對苯二酚等摩爾的二甲基二鹵硅烷，以滴加速度控制反應溫度不高于 40°C，滴完后在40°C~70°C下反應7~14h;再滴加質量克數相對于產物理論質量1 %的甲 醇作封端劑，保溫反應〇. 5h;降溫至30°C以下，再加入適量體積蒸餾水洗滌兩次，分液，將 所得到的有機層用干燥劑進行干燥，抽濾，濾液減壓蒸餾除去有機溶劑，得聚二甲基硅酸對 苯二醋。
3. 根據權利要求1所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，該方法為： 在裝有攪拌器、溫度計和分水裝置的反應器中，用氮氣置換掉反應器內的空氣，加入對 苯二酚、有機溶劑和相對于對苯二酚2倍摩爾的氫氧化鈉，加熱回流反應3h，定量分出生成 的水；降溫至30°C以下，滴加與對苯二酚等摩爾的二甲基二鹵硅烷，以滴加速度控制反應 溫度不高于50°C，滴完后升溫至80°C~120°C，保溫反應6~IOh;降溫至60°C，再滴加質 量克數相對于產物理論質量1 %的甲醇作封端劑，保溫反應〇. 5h;降溫至30°C以下，抽濾除 去鹵化鈉及少量不溶固體，濾液減壓蒸餾除去溶劑及少量低沸點物，得聚二甲基硅酸對苯 二酯。
4. 根據權利要求1所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，該方法為： 在裝有攪拌器、溫度計和分餾裝置的反應器中，用氮氣置換掉反應器內的空氣，加入對 苯二酚、有機溶劑和相對于對苯二酚2倍摩爾的甲醇鈉，加熱分餾反應2h，控制分餾柱頂溫 度不高于65°C，定量分出生成的甲醇；降溫至30°C以下，滴加與對苯二酚等摩爾的二甲基 二鹵硅烷，以滴加速度控制反應溫度不高于50°C，滴完后升溫至80°C~120°C，保溫反應 6~IOh;降溫至60°C，再滴加質量克數相對于產物理論質量1 %的甲醇作封端劑，保溫反 應0. 5h;降溫至30°C以下，抽濾除去鹵化鈉及少量不溶固體，濾液減壓蒸餾除去溶劑及少 量低沸點物，得聚二甲基硅酸對苯二酯。
5. 根據權利要求2所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，所述的有機 溶劑為甲苯、二甲苯、氯仿或二氯乙烷，其用量體積毫升數是對苯二酚質量克數的10~20 倍。
6. 根據權利要求2所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，所述的加入 適量體積蒸餾水為蒸餾水的體積毫升數是產物理論質量克數的2~6倍。
7. 根據權利要求2所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，所述的干燥 劑為無水硫酸鈉或無水硫酸鎂，其用量質量克數是有機溶劑體積毫升數的5%~10%。
8. 根據權利要求3~4所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，所述的有 機溶劑為苯、甲苯或二甲苯，其用量體積毫升數是對苯二酚質量克數的10~20倍。
9.根據權利要求2~4所述聚二甲基硅酸對苯二酯的制備方法，其特征在于，所述的二 甲基二鹵硅烷為二甲基二氯硅烷或二甲基二溴硅烷。
【專利摘要】本發明涉及一種阻燃成炭劑聚二甲基硅酸對苯二酯聚合物及其制備方法，該聚合物的結構如下式所示：式中n＝20～50。制備方法為：在三乙胺存在下，于有機溶劑中，對苯二酚與等摩爾的二甲基二鹵硅烷反應；或對苯二酚鈉與等摩爾的二甲基二鹵硅烷反應，經純化處理得聚二甲基硅酸對苯二酯。本發明聚二甲基硅酸對苯二酯分子量大，與材料相容性好，不易析出，成炭性好，適合用作聚烯烴、聚酯、聚酰胺、環氧樹脂、不飽和樹脂等的阻燃成炭劑，并且生產工藝簡單，成本低，易于實現工業化生產。
【IPC分類】C08L83-06, C08G77-18, C08G77-08, C08G77-06
【公開號】CN104710619
【申請號】CN201510102435
【發明人】王彥林, 賴超, 楊海軍
【申請人】蘇州陽橋化工科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月6日