一种TBC阻燃剂的制备方法与流程

本发明涉及有机合成，具体涉及一种tbc阻燃剂的制备方法。

背景技术：

1、tbc阻燃剂的化学名称为三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯，外观为白色粉末或结晶粉末，是一种新型的、高效的、添加型溴系阻燃剂，具有阻燃效果好、挥发性低、相容性好、耐久性好、耐光性好、耐水性好和无毒等优点，可广泛应用于聚烯烃、聚氯乙烯、发泡聚氨酯、不饱和聚酯、合成橡胶和合成纤维等制品中。

2、传统的tbc阻燃剂的制备方法为将三烯丙基异氰脲酸酯（taic）加入二氯甲烷中，然后加入溴素进行反应，得到含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液，再将含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液滴加入沉淀剂中，常用的沉淀剂为甲醇，沉淀剂使tbc阻燃剂结晶析出，得到tbc阻燃剂。该方法存在以下问题：在二氯甲烷的回用中，需要将二氯甲烷与沉淀剂分离，导致二氯甲烷在回用中损失大；在二氯甲烷的回用中，分离出的含沉淀剂的污水直接排放，导致环境污染严重；在加入沉淀剂后，tbc阻燃剂不能完全结晶析出，导致tbc阻燃剂的收率低；得到的tbc阻燃剂中含有少量溴素，导致tbc阻燃剂的色度偏高。

3、针对上述问题，现有的解决方法有：第一，使用不含甲醇的高沸点沉淀剂，在将二氯甲烷与沉淀剂分离时，通过蒸馏就能够得到纯二氯甲烷，然后直接将沉淀剂回用，从而降低二氯甲烷在回用中的损失，并降低对环境的污染；第二，将高纯度tbc阻燃剂粉末与沉淀剂混合使用，即将含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液滴加入高纯度tbc阻燃剂粉末与沉淀剂的混合物中，高纯度tbc阻燃剂粉末作为晶种，以增加tbc阻燃剂的结晶析出量，从而提高tbc阻燃剂的收率；第三，使用还原剂亚硫酸氢钠水溶液对tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液进行处理，以去除溴素，降低tbc阻燃剂的色度。

4、但是在试验中发现，上述解决方法存在以下不足：第一，由于甲醇的分子量低，分散性强，而且极性强，高沸点沉淀剂的分子量高，极性弱于甲醇，因此与甲醇相比，高沸点沉淀剂的沉淀速度慢，导致tbc阻燃剂的结晶析出速度变慢，进一步导致tbc阻燃剂的制备时间延长；第二，在将含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液滴加入高纯度tbc阻燃剂粉末与沉淀剂的混合物中时，会有部分高纯度tbc阻燃剂粉末溶解，导致结晶析出速度变慢，进一步导致tbc阻燃剂的制备时间延长，而且还会出现晶体生长速度不均匀的问题，导致制备的tbc阻燃剂的粒径分布不均匀；第三，由于溴素能够溶于二氯甲烷，还原剂亚硫酸氢钠水溶液不能彻底去除tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液中的溴素，导致对tbc阻燃剂的色度的降低效果有限。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种tbc阻燃剂的制备方法，能够降低二氯甲烷在回用中的损失，提高制备的tbc阻燃剂的结晶析出速度、收率，保证制备的tbc阻燃剂的粒径分布均匀，降低制备的tbc阻燃剂的色度，降低环境污染。

2、为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种tbc阻燃剂的制备方法，由以下步骤组成：溴化，析晶；

4、所述溴化，将taic、二氯甲烷加入反应釜中，将反应釜内的温度控制至26-30℃，搅拌速度控制至100-200rpm，搅拌20-30min，滴加溴素，滴加结束后搅拌140-160min，加入去离子水，搅拌20-30min，滴加亚硫酸钠水溶液至红棕色消失，滴加结束后加入除溴剂，搅拌30-40min，静置2-2.5h，取有机层，将有机层与氢氧化钠水溶液加入反应釜中，将反应釜内的温度控制至25-30℃，搅拌速度控制至200-400rpm，搅拌20-30min，静置2-2.5h，取有机层，抽滤，取滤液，使用去离子水洗涤滤液2-3次，得到含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液；

5、所述溴化中，taic、二氯甲烷、溴素、去离子水、除溴剂、氢氧化钠水溶液的质量比为1000:3000-3200:1970-2030:950-1050:32-35:1400-1500；

6、所述taic的质量纯度为99.0%；

7、所述溴素的质量纯度为99.4%；

8、所述亚硫酸钠水溶液的质量浓度为10%；

9、所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为10%；

10、所述溴素的滴加速度为45-50g/min；

11、所述亚硫酸钠水溶液的滴加速度为30-40g/min；

12、所述除溴剂的制备方法为，将偏铝酸钠、去离子水加入反应釜中，将反应釜的温度控制至30-35℃，搅拌速度控制至100-300rpm，搅拌15-20min，加入尿素，搅拌50-60min，转移入水热反应釜中，密闭水热反应釜，将水热反应釜放置于烘箱中，将烘箱的温度控制至120-130℃，放置4-5h，打开水热反应釜，转移入离心机中，将离心机的离心速度控制至7000-8000rpm，离心9-10min，取沉淀物，使用去离子水洗涤沉淀物3-4次，然后烘干，得到除溴剂；

13、所述除溴剂的制备中，偏铝酸钠、去离子水、尿素的质量比为82-85:1000-1050:180-190；

14、所述析晶，将高纯度tbc阻燃剂粉末、十六烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇、异丙醇加入反应釜中，将反应釜的温度控制至55-58℃，搅拌速度控制至200-250rpm，搅拌30-40min，滴加含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液，滴加结束后搅拌70-80min，将反应釜的温度控制至20-30℃，搅拌20-25min，全程对蒸出的二氯甲烷进行收集并回用，然后抽滤，分别取滤液和滤渣，滤液为乙醇与异丙醇的混合液，将滤液进行回用，使用去离子水洗涤滤渣5-6次，然后烘干，得到tbc阻燃剂；

15、所述析晶中，高纯度tbc阻燃剂粉末、十六烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇、异丙醇的质量比为270-300:28-30:28-30:15000-16000:4000-6000；

16、所述析晶中的高纯度tbc阻燃剂粉末与所述溴化中的taic的质量比为270-300:1000；

17、所述含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液的滴加速度为40-50g/min；

18、所述高纯度tbc阻燃剂粉末的质量纯度为99.5%。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、（1）本发明的tbc阻燃剂的制备方法，在溴化步骤中，向溴化产物中加入了除溴剂，除溴剂为以偏铝酸钠为原料，通过水热法制备的具有大比表面积和强吸附性的氢氧化铝微球，在将除溴剂加入溴化产物后，一方面能够起到催化作用，另一发明能够吸附二氯甲烷中剩余的溴素，进一步与未反应的taic进行反应，从而提高了tbc阻燃剂的总转化率，还吸附了剩余的溴素，从而降低了tbc阻燃剂的色度，在加入氢氧化钠水溶液后，除溴剂及其表面的溴素与氢氧化钠发生反应，从而去除除溴剂与溴素，然后静置后取有机层，抽滤，以进一步除杂后，得到含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液；本发明还在析晶步骤中，向高纯度tbc阻燃剂粉末与沉淀剂的混合物中加入了表面活性剂，具体为阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，在进行析晶时，阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂在静电作用和基团作用下，在高纯度tbc阻燃剂粉末表面形成囊泡，保护高纯度tbc阻燃剂粉末不被二氯甲烷溶解，从而提高了tbc阻燃剂的总转化率；在滴加含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液的过程中，囊泡的存在能够促进晶粒的生长，避免晶体生长速度不均匀的问题，从而保证了制备的tbc阻燃剂的粒径分布均匀；

21、（2）本发明的tbc阻燃剂的制备方法，通过避免了甲醇的使用，省略了后续二氯甲烷与甲醇的分离过程，能够降低二氯甲烷在回用中的损失，避免了含有甲醇的污水的排放，降低环境污染；

22、（3）本发明的tbc阻燃剂的制备方法，能够提高制备的tbc阻燃剂的结晶析出速度，在滴加完含有tbc阻燃剂的二氯甲烷溶液后，在55-58℃下搅拌70-80min，在20-30℃下搅拌20-25min，便能够完成析晶；

23、（4）本发明的tbc阻燃剂的制备方法，能够提高制备的tbc阻燃剂的收率，本发明制备的tbc阻燃剂的总收率为95.6-96.4%，质量纯度为99.1-99.3%；

24、（5）本发明的tbc阻燃剂的制备方法，能够保证制备的tbc阻燃剂的粒径分布均匀，本发明制备的tbc阻燃剂的粒径分布宽度span值为0.8-0.9；

25、（6）本发明的tbc阻燃剂的制备方法，能够降低制备的tbc阻燃剂的色度，本发明制备的tbc阻燃剂的色度apha为14-17。