非光氣法合成溴代聚碳酸酯系列阻燃劑的研究

楊清波 王新玲 楊凱(山東旭銳新材有限公司， 山東 濰坊 262714)

非光氣法合成溴代聚碳酸酯系列阻燃劑的研究

楊清波 王新玲 楊凱(山東旭銳新材有限公司， 山東 濰坊 262714)

代替劇毒的光氣進(jìn)行溴代聚碳酸酯類(lèi)阻燃劑的設(shè)計(jì)具有很重要的研究意義，然而在目前的研究過(guò)程中還存在著一定的問(wèn)題。文章將重點(diǎn)對(duì)這種研究展開(kāi)討論，介紹其實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，以及得出的結(jié)論，通過(guò)對(duì)催化劑、堿用量、溫度等的討論來(lái)進(jìn)行結(jié)論的得出。希望能夠?qū)ζ渌M(jìn)行此次研究的人有所指導(dǎo)，更好地利用非光氣法來(lái)合成溴代聚碳酸酯系列阻燃劑。

非光氣法；溴代聚碳酸酯系列；阻燃劑；研究

溴代聚碳酸酯系列阻燃劑它并非直接作為一種阻燃材料參與加工而是作為一種聚合物阻燃助劑。其優(yōu)點(diǎn)十分明顯，溴含量少、熱穩(wěn)定性高并且抗腐蝕性能強(qiáng)、加工性能上十分優(yōu)異?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，對(duì)溴代聚碳酸酯系列阻燃劑的研究是十分有意義的。而利用非光氣法來(lái)進(jìn)行合成更加環(huán)保安全，因此文章中的研究希望對(duì)相關(guān)人員有借鑒意義。

1 實(shí)驗(yàn)研究

(1)牌號(hào) 文章中所研究的溴代聚碳酸酯系列阻燃劑是一種四溴雙酚A碳酸酯低聚物，它是以苯酚、異丙基苯酚、叔丁基苯酚以及三溴苯酚封端，牌號(hào)分別是BPC-52、BPC-508、BPC-504以及BPC-58。

(2)合成原理 本實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行的反應(yīng)是一種由界面的縮聚反應(yīng)，在反應(yīng)時(shí)，首先是分解的過(guò)程，將碳酸酯變?yōu)楣鈿鈼l件中需要有催化劑。然后進(jìn)行一個(gè)縮聚反應(yīng)，是將以上生成的光氣和四溴雙酚A鈉鹽一同進(jìn)行反應(yīng)，這樣就可以得到實(shí)驗(yàn)?zāi)康漠a(chǎn)物。

(3)反應(yīng)原料 工業(yè)產(chǎn)品：碳酸雙(三氯甲)酯(簡(jiǎn)稱(chēng)BTC)、四溴雙酚A(簡(jiǎn)稱(chēng)TBBA)、苯酚、三溴苯酚(簡(jiǎn)稱(chēng)TBP)、對(duì)-叔丁基苯酚(簡(jiǎn)稱(chēng)PTBP)、對(duì)-異丙基苯酚(簡(jiǎn)稱(chēng)PIPP)

分析純：氫氧化鈉、結(jié)晶劑C、催化劑BTMA、催化劑TEA、溶劑A、溶劑B。

(4)實(shí)驗(yàn)方法 按照一定的比例將水、TBBA、氫氧化鈉、苯酚、溶液A或者溶液B以及催化劑加入到500ml圓底三口燒瓶中，燒瓶的內(nèi)部會(huì)有一些輔助裝置，例如溫度計(jì)。然后在滴加BTC溶液，保證滴加時(shí)的溫度控制在10到60℃。滴加完成后，在這個(gè)溫度條件下繼續(xù)攪拌2到6個(gè)小時(shí)，然后進(jìn)行水相的分去，油相的過(guò)濾，最后水洗直至呈現(xiàn)出中性，然后進(jìn)行結(jié)晶體C的加入，直到白色晶體的析出，接下來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，在控制溫度120℃的條件下來(lái)進(jìn)行干燥工作，經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程會(huì)析出一些白色的產(chǎn)物，且收率很高[2]。

2 結(jié)果討論

(1)分子量控制 事實(shí)上，根據(jù)實(shí)際的需求，可以任意調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的分子量。一般而言，為了更好地實(shí)現(xiàn)其作為添加劑阻燃劑的功能，會(huì)將其分子量控制在一定的范圍，這個(gè)范圍一般是在2500到6500之間，同時(shí)也會(huì)控制其聚合的長(zhǎng)度，一般在4到10之間。為了實(shí)現(xiàn)這種控制過(guò)程，可以調(diào)節(jié)TBBA和BTC配比或者調(diào)節(jié)分子量調(diào)節(jié)劑的用量。

(2)溶劑選擇 本實(shí)驗(yàn)中的縮聚反應(yīng)是在兩相界面的環(huán)境下進(jìn)行的，在這種反應(yīng)中，水相指的是TBBA鈉鹽溶液，而有機(jī)相指的是由溶劑、TBBA縮聚物以及BTC縮聚物所共同構(gòu)成的溶液。有機(jī)相的溶劑選擇上需要有一定標(biāo)準(zhǔn)，溶劑要求能夠充分溶解BTC縮聚物和TBBA縮聚物，否則，一旦溶解效果不好，就容易引起反應(yīng)達(dá)不到很好的效果，導(dǎo)致沒(méi)有很大的效益。一般來(lái)說(shuō)，合適的溶劑可以選擇鹵代烴、四氯呋喃以及硝基苯等，在此之中，更加合適的溶劑是溶劑A和溶劑B，這兩種溶劑具有很大的優(yōu)勢(shì)，首先在價(jià)格上十分低廉，其次它的溶解性能好，產(chǎn)品的收率很高。

(3)溶劑用量 溶劑的用量對(duì)于反應(yīng)速度有著十分重要的影響，若是溶劑減少，那么會(huì)導(dǎo)致在其他條件不變的情況下，界面的面積縮小，反應(yīng)速度變慢，反應(yīng)時(shí)間上加長(zhǎng)。除此以外，還會(huì)導(dǎo)致有機(jī)相的粘度增大，會(huì)造成洗滌過(guò)濾等操作上的不便，這樣一來(lái)，操作上會(huì)引起很大的損失，使得結(jié)晶效果不好，這樣會(huì)影響到收率。而通過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，在保證溶劑的用量在每摩爾的TBBA為1.5L到2.5L之間的時(shí)候，用量的選擇十分合適。

(4)堿用量以及濃度 根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在堿的濃度不變的前提下，若是沒(méi)有保證堿的用量的合適，就會(huì)影響到收率。在堿的用量不變的前提下，若是堿濃度升高，也會(huì)導(dǎo)致收率的下降，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)大量不溶性的沉淀物。

(5)催化劑選擇 本次實(shí)驗(yàn)需要在催化劑條件下進(jìn)行，適合本實(shí)驗(yàn)的催化劑有很多，考慮到價(jià)格、催化效果等多方面的因素，可以得出催化劑BTMA的效果最好。

(6)反應(yīng)時(shí)間和催化劑用量關(guān)系 一般，隨著催化劑用量的增加，反應(yīng)時(shí)間會(huì)逐漸縮短，然而，在催化劑增加到一定程度之后，時(shí)間縮短上就會(huì)變得不明顯。

(7)反應(yīng)溫度選擇 由于本實(shí)驗(yàn)是在堿性條件下進(jìn)行的，在堿性條件下，BTC和其分解的光氣十分不穩(wěn)定，尤其是在溫度很高的時(shí)候。因此，為了保證BTC和其分解產(chǎn)物不會(huì)和堿反應(yīng)，需要控制好溫度。實(shí)驗(yàn)表明，合適的溫度條件一般是10到60℃。

(8)結(jié)晶劑篩選 事實(shí)上，有很多結(jié)晶劑都符合本實(shí)驗(yàn)要求，然而，考慮到效果價(jià)格等多方面的因素，可以得出結(jié)晶劑C的綜合價(jià)值最高。結(jié)晶時(shí)需要對(duì)用量和溫度進(jìn)行控制，否則會(huì)影響收率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行合成時(shí)，需要充分考慮到溶劑、催化劑、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等因素，已達(dá)到最佳的合成條件，實(shí)現(xiàn)更高的收率。我相信，只要相關(guān)人員對(duì)于文章中的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行注意，就一定能更有效率地合成溴代聚碳酸酯。

[1]游川北，李發(fā)春.非光氣法MDI生產(chǎn)技術(shù)及成本比較[J].化肥工業(yè)， 2016,(05):44-46.

[2]劉喆，王慶印，王公應(yīng).非光氣法制備HDI工藝研究進(jìn)展[J].天然氣化工(C1化學(xué)與化工)， 2016,(04):94-98.