有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物及其制备方法，该化合物的结构如下式所示：

Colored Flame Retardant Carbonizing Agent Tetrasiloxane Cage Oxy-p-Benzoquinone Compounds and Their Preparation Method

The invention relates to a colored flame retardant charring agent tetrasilicate cage oxy-p-benzoquinone compound and a preparation method thereof. The structure of the compound is as follows:

【技术实现步骤摘要】
有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物及其制备方法
本专利技术涉及一种有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物及其制备方法，具体涉及一种有色阻燃成炭剂阻燃剂四-1-甲基-1-硅杂-2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷基-<4>-甲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成炭剂剂及着色剂。
技术介绍
科学技术的进步，使有机高分子材料在人们生产、生活中得到了普遍的应用，给人们带来方便的同时，因其易燃的特性也使人们面临着严重的火灾威胁，由此阻燃制品的研发得到了迅猛发展，其市场需求量不断增长。而随着全球阻燃立法的日益严格，安全防火标准和相关行业指令的相继颁布，对阻燃要求的呼声越来越激烈，目前尤其对新型高效、低毒环保型阻燃剂的研究开发日益迫切。由于有机硅系阻燃剂都具有抗油、低毒、成炭性好，不降低材料的物化性能等优点，现已成为阻燃研究领域备受关注的热点。本专利技术公开了一种以四氯对苯醌与甲基硅酸季戊四醇酯醇钠为主要原料制备有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物的其制备方法，其产物阻燃、成炭效果好，能给材料增加紫棕色的色彩，可作为颜料应用，有机高分子材料阻燃处理时不需另加颜料，省去了加工过程中添加颜料的过程，既节省成本，又减少了助剂的添加量，降低了由于助剂的添加恶化材料机械性能或加工性能的不足，是一种具有阻燃、成炭和着色多功能的有机高分子助剂，用途较为广泛，其制备所用的原料易得，工艺简单，易于工业化生产，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有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物，其是一种高效阻燃成炭剂，又是优良的有机颜料着色剂。其阻燃成炭性能优良，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。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：本专利技术的另一目的在于提出一种有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物的制备方法，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、高效回流冷凝管的反应器中，加入适量的有机溶剂、四氯对苯醌，再加入相对于四氯对苯醌4～5倍摩尔的甲基硅酸季戊四醇酯醇钠盐，升温到100～160℃下保温反应6～13h，抽滤，除去氯化钠，滤液冷却结晶，抽滤，滤饼烘干，得到紫棕色粉末有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌，如上所述的适量的有机溶剂为二氧六环、甲苯、二甲苯、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、苯甲醚或二甲亚砜，其用量体积毫升数为产品理论质量克数的6倍-12倍。本专利技术的有色阻燃成炭剂四(二甲基硅酸甘油酯氧基)对苯醌为红棕色粉末，产率为85.3％-92.8％，分解温度：390±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成炭剂或着色剂。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，本专利技术的有益之处在于：(1)由于本专利技术四硅笼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)本专利技术四硅笼氧基对苯醌分子内含有多个硅原子，结构中的多个季碳原子具有了明确的炭化源，并且取代的苯醌也提供了充足的炭源结构点，使得四(二甲基硅酸甘油酯氧基)对苯醌有了较好的成炭性及防滴落作用。(3)由于本专利技术四硅笼氧基对苯醌是紫棕色，为有色阻燃成炭剂，有阻燃作用又有着色效果。也即颜料与阻燃剂互为载体，加入一种助剂获得多种功能，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，能提高材料的透明度等理化性能。(4)本专利技术制备方法简单，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是四四硅笼氧基对苯醌的红外光谱图；图1表明，2962.8cm-1处为甲基C-H键的伸缩振动峰，2884.8cm-1为亚甲基C-H键的伸缩振动峰，1681.6cm-1为C＝O键的伸缩振动峰；1610.1cm-1为C＝C键的伸缩振动峰；1106.1cm-1处和1040.3cm-1处为C-O键的伸缩振动峰；1017.3cm-1处为Si-O键的伸缩振动峰；779cm-1为C-Si键的伸缩振动峰。图2是四硅笼氧基对苯醌的核磁光谱图；图2表明，溶剂为氘代DMSO，δ0.10-0.15处为与Si所连甲基上的氢峰；δ3.55-3.65处为与笼内Si-O键相连的亚甲基上的氢峰；δ3.80-3.95处为笼外与C-O键相连的亚甲基上的氢峰；δ2.50处为溶剂氘代DMSO氢峰。图3是四硅笼氧基对苯醌的热重图谱；图3表明，在280℃有明显的溶化点，使得产品高温加工中能与材料熔融分散；在接近400℃时，产品开始出现缓慢失重；温度为405℃时，失重率为10％；温度为440℃时，失重率才为50％，当温度达到800℃时，仍有16％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专利技术的技术方案作进一步说明。实施例1在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入60ml二氧六环溶剂，加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，再加入甲基硅酸季戊四醇酯醇钠盐7.92g(0.04mol)，升温到100℃保温反应13h，抽滤，除去氯化钠，滤液冷却结晶，抽滤，滤饼烘干，得到紫棕色粉末有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌，收率为84.4％，初始分解温度：400±5℃。实施例2在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入70ml甲苯溶剂，加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，再加入甲基硅酸季戊四醇酯醇钠盐8.32g(0.042mol)，升温到110℃保温反应512h，抽滤，除去氯化钠，滤液冷却结晶，抽滤，滤饼烘干，得到紫棕色粉末有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌，收率为87.5％，初始分解温度：400±5℃。实施例3在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入70ml甲苯溶剂，加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，再加入甲基硅酸季戊四醇酯醇钠盐8.71g(0.044mol)，升温到110℃保温反应10h，抽滤，除去氯化钠，滤液冷却结晶，抽滤，滤饼烘干，得到紫棕色粉末有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌，收率为89.4％，初始分解温度：400±5℃。实施例4在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入70ml乙二醇二乙醚溶剂，加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，再加入甲基硅酸季戊四醇酯醇钠盐8.71g(0.044mo1)，升温到120℃保温反应10h，抽滤，除去氯化钠，滤液冷却结晶，抽滤，滤饼烘干，得到紫棕色粉末有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌，收率为90.2％，初始分解温度：400±5℃。实施例5在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入80ml二甲苯溶剂，加入2.46g(0.01mol)四氯对苯醌，再加入甲基硅酸季戊四醇酯醇钠盐9.11g(0.046mol)，升温到120℃保温反应10h，抽滤，除去氯化钠，滤液冷却结晶，抽滤，滤饼烘干，得到紫棕色粉末有色阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一种有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物，其特征在于，该化合物的结构如下式所示：2.如权利要求1所述一种有色阻燃成炭剂四硅笼氧基对苯醌化合物的制备方法，其特征在于，该方法为：在装有搅拌器、温度计、高效回流冷凝管的反应器中，加入适量的有机溶剂，加入四氯对苯醌，再加入相对于四氯对苯醌4～5倍摩尔的甲基硅酸季戊四醇酯醇钠盐，升温到100～160...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志慧，花宇，王景，王彦林，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32