聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物及其制备方法，该聚合物的结构如下式所示：式中m＝1、2或4，n＝10～60。制备方法为：于有机溶剂中，溴代对苯二酚与等摩尔的二甲基二卤硅烷在三乙胺存在下反应；或溴代对苯二酚钠与等摩尔的二甲基二卤硅烷反应，经纯化处理得聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯。本发明专利技术聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯分子量大，与材料相容性好，不迁移，阻燃成炭性好，适合用作聚烯烃、聚酯、聚酰胺、环氧树脂、不饱和树脂等的阻燃成炭剂，并且生产工艺简单，成本低，易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物及其制备方法
本专利技术涉及一种硅、溴双元素协同阻燃成炭剂聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物及其制备方法，该聚合物适合用作聚烯烃、聚酯、聚酰胺、环氧树脂、不饱和树脂等的阻燃成炭剂。
技术介绍
随着世界经济的快速发展和人们生活水平的不断提高及安全防火意识的增强，阻燃剂工业得到了快速发展，特别是对新型高效阻燃剂的需求更有急迫性。硅系阻燃剂以其优异的热稳定性，有效的防熔体滴落和阻燃抑烟性能，而成为目前低烟无毒阻燃材料开发的新技术之一；卤系阻燃剂阻燃效率高、历史发展悠久、生产技术成熟，在很多领域中得到了广泛的应用，目前是全球产量最大的有机阻燃剂之一。若把硅、卤这两种优异的阻燃元素设计到同一分子中，就会发挥出硅、卤协同阻燃增效作用，大幅提高其阻燃效能。因而，开发新型、高效的硅、卤协同阻燃剂很有应用意义。本专利技术公开了一种硅、溴双元素协同阻燃成炭剂聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物及其制备方法。硅和溴双元素协同阻燃，硅元素能促进高分子材料成炭，生成致密的硅炭层；溴元素在燃烧或者受热时能够生成溴化氢，与阻燃增效剂三氧化二锑反应生成溴化锑，覆盖在材料表面，隔离可燃物与氧气，两种阻燃元素协同阻燃，极大地提高了阻燃效能。本专利技术阻燃成炭剂阻燃效能高，成炭效果好，应用范围广，有很好的应用开发前景。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提出一种硅、溴双元素协同阻燃成炭剂聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物，其阻燃效能高，可克服现有技术中的不足。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物，其特征在于，该聚合物的结构如下式所示：式中m＝1、2或4，n＝10～60。本专利技术的另一目的在于提出聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物的制备方法，其工艺简单，设备投资少，易于规模化生产，且原料廉价易得，成本低廉，该方法一为：在装有搅拌器、温度计和冷凝管，并在冷凝管上口装有干燥管的反应器中，用氮气置换掉反应器内的空气，将溴代对苯二酚溶于有机溶剂，加入相对于溴代对苯二酚2～2.5倍摩尔的三乙胺，滴加与溴代对苯二酚等摩尔的二甲基二卤硅烷，以滴加速度控制反应温度不高于40℃，滴完后在50℃～80℃下反应7～14h；再滴加质量克数相对于产物理论质量1％的甲醇作封端剂，保温反应0.5h；降温至30℃以下，再加入适量体积蒸馏水洗涤两次，分液，将所得到的有机层用干燥剂进行干燥，抽滤，滤液减压蒸馏除去有机溶剂，得聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯。该方法二为：在装有搅拌器、温度计和分水装置的反应器中，用氮气置换掉反应器内的空气，加入溴代对苯二酚、有机溶剂和相对于溴代对苯二酚2倍摩尔的氢氧化钠，加热回流反应3h，定量分出生成的水；降温至30℃以下，滴加与溴代对苯二酚等摩尔的二甲基二卤硅烷，以滴加速度控制反应温度不高于50℃，滴完后升温至70℃～120℃，保温反应6～10h；降温至60℃，再滴加质量克数相对于产物理论质量1％的甲醇作封端剂，保温反应0.5h；降温至30℃以下，抽滤除去卤化钠及少量不溶固体，滤液减压蒸馏除去溶剂及少量低沸点物，得聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯。该方法三为：在装有搅拌器、温度计和分馏装置的反应器中，用氮气置换掉反应器内的空气，加入溴代对苯二酚、有机溶剂和相对于溴代对苯二酚2倍摩尔的甲醇钠，加热分馏反应2h，控制分馏柱顶温度不高于65℃，定量分出生成的甲醇；降温至30℃以下，滴加与溴代对苯二酚等摩尔的二甲基二卤硅烷，以滴加速度控制反应温度不高于50℃，滴完后升温至70℃～120℃，保温反应6～10h；降温至60℃，再滴加质量克数相对于产物理论质量1％的甲醇作封端剂，保温反应0.5h；降温至30℃以下，抽滤除去卤化钠及少量不溶固体，滤液减压蒸馏除去溶剂及少量低沸点物，得聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯。如上方法一所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、氯仿或二氯乙烷，其用量体积毫升数是溴代对苯二酚的质量克数的4～15倍。如上方法一所述的加入适量体积蒸馏水为蒸馏水的体积毫升数是产物理论质量克数的1～5倍。如上方法一所述的干燥剂为无水硫酸钠或无水硫酸镁，其用量质量克数是有机溶剂的体积毫升数的5％～10％。如上方法二和方法三所述的有机溶剂为苯、甲苯或二甲苯，其用量体积毫升数是溴代对苯二酚的质量克数的4～15倍。如上方法一、方法二和方法三所述的二甲基二卤硅烷为二甲基二氯硅烷或二甲基二溴硅烷。如上方法一、方法二和方法三所述的溴代对苯二酚为2-溴对苯二酚、2，5-溴对苯二酚或四溴对苯二酚。本专利技术的聚二甲基硅酸-2-溴对苯二酚酯为浅红色固体粉末，产品得率为89.9％～95.6％，分解温度为314℃±5℃；聚二甲基硅酸-2，5-二溴对苯二酚酯为浅红色固体粉末，产品得率为91.6％～96.2％，分解温度为296℃±5℃；聚二甲基硅酸四溴对苯二酚酯为浅红色固体粉末，产品得率为90.4％～95.7％，分解温度为360℃±5℃。其适合用作聚烯烃、聚酯、聚酰胺、环氧树脂、不饱和树脂等材料的阻燃成炭剂。该聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯的制备工艺原理如下式所示：或式中RONa为NaOH或CH3ONa，X＝Cl或Br，m＝1、2或4，n＝10～60。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：①本专利技术聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯含阻燃元素硅，具有成炭作用，能有效防止材料受热熔融滴落而产生的二次燃烧。②本专利技术聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯结构中硅原子上连有两个甲基，具有C-Si键，为有机硅结构，有机硅结构稳定性好、耐水性强，燃烧时更易于生成致密的炭-硅层，阻燃效果更优异。③本专利技术聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯制备过程中所用三乙胺既作催化剂又作缚酸剂，且生成的三乙胺卤化盐易分离。④本专利技术聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯的酚钠法制备过程中用甲醇封端，既可除去化学性质活泼的端基Si-Cl，其反应定量生成的卤化氢又可起到酸化作用，将端基酚钠盐定量变为酚羟基，大大简化了后处理流程，具有创新性，有很好的经济及环境效益。⑤本专利技术聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯的酚钠法制备工艺更简单，更易于产品的提纯分离。⑥本专利技术聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯分子量大、挥发性低、对称性好、物理化学性能稳定，分解温度高，且含有的苯环具有电子结构的多向性，与高分子材料相容性好，有利于改善材料的力学性能，能适应工程材料的高温加工。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。1、聚二甲基硅酸-2-溴对苯二酚酯的红外光谱图，详见说明书附图图1；图1表明，3267.3cm-1为封端酚羟基O-H的伸缩振动吸收峰，2885.3cm-1为甲基的C-H的伸缩振动吸收峰，3097.8cm-1为苯环上C-H的伸缩振动吸收峰，1504.7cm-1及1427.6cm-1为苯环骨架的特征吸收峰，1200.7cm-1为C-O的伸缩振动吸收峰，947.4cm-1为Si-O-C的特征吸收峰，1076.2cm-1为C-Br伸缩振动吸收峰，780.9cm-1为Si-C的特征吸收峰。2、聚二甲基硅酸-2-溴对苯二酚酯的热重图，详见说明书附图图2。图2表明，当温度到270℃左右时，热失重速率开始明显增加，说明产物开始分解；当温度到314℃左右时，分解速率达到最大值。3、聚二甲基硅酸四溴对苯二酚酯的红外光谱图，详见说明书附图图3；图3表明，3401本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅、溴双元素协同阻燃成炭剂聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯聚合物，其特征在于，该聚合物的结构如下式所示：式中m＝1、2或4，n＝10～60。

【技术特征摘要】
1.一种硅、溴双元素协同阻燃成炭剂聚二甲基硅酸溴代对苯二酚酯的制备方法，其特征在于，该方法为：在装有搅拌器、温度计和分馏装置的反应器中，用氮气置换掉反应器内的空气，加入溴代对苯二酚、有机溶剂和相对于溴代对苯二酚2倍摩尔的甲醇钠，加热分馏反应2h，控制分馏柱顶温度不高于65℃，定量分出生成的甲醇；降温至30℃以下，滴加与溴代对苯二酚等摩尔的二甲基二氯硅烷或二甲基二溴硅烷，以滴加速度控制反应温度不高于50℃，滴完后升温至70℃～120℃，保温反应6～10h；降温至60℃，再滴加质量克数相对于产物理论质量1％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦林，董信，杨海军，
申请(专利权)人：苏州阳桥化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32