本发明涉及一种阻燃剂的制造工艺,更详细地说是溴系阻燃剂-四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)的制造工艺。 四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)是聚烯烃类(如聚丙烯、聚丁烯、低密度聚乙烯等)和热塑性高弹性体材料的良好阻燃剂。已知的制造工艺是用四溴双酚A与氯丙烯在碱性溶液中进行反应,生成中间产品四溴双酚A双烯丙基醚,将其过滤分离出后进行干燥、脱水,然后在有机溶剂中用溴素进行溴化,溴化完成后蒸出溶剂,所得产品略带黄色,熔点范围偏低,质量也不稳定,有的产品为黄色高粘度液体或悬浮物,用户使用时深感不便。
美国专利4302614号提出了如下的制造工艺:用四溴双A与氯丙烯在甲醇和水的碱性溶液中进行反应,待反应终止,蒸出大部分溶剂甲醇,将反应混合物直接溶解于氯苯之中,并用溴素进行溴化,溴化反应结束时用亚硫酸钠去除过剩的溴,经水洗后再将反应混合物导入另一个盛有体积为反应混合物1-4倍的甲醇的容器中,使最终产品四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)沉淀析出。该工艺虽可制得颗粒状结晶产品,但由于其无法对中间产品进行准确计量,致使其后的工艺操作不易控制,也造成溴素用量偏高,该工艺所采用的溶剂甲醇、氯苯等毒性较大,易引起污染和人身中毒,该工艺所用溶剂甲醇的回收率不高,氯苯回收时耗能较高,因而会影响经济效益。
本发明的目的在于提出一种新的四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)制造工艺,其既简化和稳定了操作条件,保证了产品质量,又有利于溶剂的回收利用,以提高经济效益。
本发明所述的四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)制造工艺包括下述步骤和特点:
四溴双酚A和氯丙烯的反应是在乙醇和水的碱性溶液中进行的,该反应溶液中乙醇和水的重量比为1∶1,该乙醇和水的碱性溶液的pH值是采用测定和调整该溶液的总碱度的方法来控制的,其起始地pH值控制范围是pH为12-14,反应结束时的pH为7-10,起始反应温度控制在30-50℃,3-5小时后再升温至60-80℃,经1-2小时后,四溴双酚A和氯丙烯之间的醚化反应即告结束,将反应混合物过滤洗涤,即得到中间产品四溴双酚A双烯丙基醚,其熔点范围为108-118℃,收率为96-98%(以四溴双酚A计),滤液和洗涤液送常压蒸馏工序回收乙醇,乙醇回收率可达95%。
上述制得的中间产品四溴双酚A双烯丙基醚不需要进行任何干燥脱水等处理即可投入下步使用,其所含的结晶附着水可以方便地在氯仿将其溶解的过程中形成水相,并很容易地被分离掉。但为了确保下步操作以及最终产品质量的稳定,对过滤洗涤后所取得的中间产品四溴双酚A双烯丙基醚需进行准确的分析、测试和计量。
将上述经取样测试过的中间产品四溴双酚A双烯丙基醚直接投入到溴化反应容器中,加入重量为该中间产品重量1.5-2.2倍的氯仿,搅拌使其全部溶解,将所形成的水层分出后,于20-40℃的温度下向该混合溶液中缓慢滴加溴素,其所需溴素总量的克分子数应为该中间产品四溴双酚A双烯丙基醚克分子数的2.05-2.10倍,溴化反应约需进行2-3个小时,当反应完成后,用10%的亚硫酸钠溶液还原多余的溴素,然后水洗至pH接近6,分去水层,所得反应混合溶液不必取出,可直接在同一反应容器内,向反应混合物溶液中加入乙醇稀释剂和结晶促进剂,即可析出结晶沉淀,该沉淀即是最终产品四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)的颗粒状结晶。所选用的乙醇稀释剂中乙醇的含量可为90-99%(重量百分数),用于配制该稀释剂的乙醇,也可以是工业酒精。乙醇稀释剂用量应视溶剂氯仿的量而定,一般按重量比应为氯仿的1-1.5倍。所选用的结晶促进剂是经过处理的四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)晶种,为了有利于结晶的形成,可以将其粒度粉碎至100目的上,结晶促进剂的用量应视最终产品数量而定,一般为最终产品四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)理论产量的1.5-2.0%(重量百分数)。将上述结晶过滤、洗涤、干燥,并回收附着的溶剂,即获得合格的最终产品四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚),该产品外观为白色粒状结晶,熔点范围为95-110℃,收率为95-98%(按四溴双酚A双烯丙基醚计,如按四溴双酚A计,为91.2-95%)结晶工序滤出的母液和洗涤液可送常压蒸馏工序分别回收其中的氯仿和乙醇。
本发明所述的四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)制造工艺对中间产品四溴双酚A双烯丙醚进行了分离,并准确地进行分析测试和计量,有利于稳定其下一步的操作条件,因而使以后各步的操作容易控制,同时准确的计量有利于控制溴素的加入量,因而可以降低溴素消耗,从而达到降低成本的目的;经分离出的中间产品四溴双酚A双烯丙醚可以在溶解于氯仿时方便的分离,不再需要进行干燥脱水,这不仅简化了操作,还避免了因过多的处理步骤而引起的产量损失;采用乙醇稀释剂并加入结晶促进剂,可以方便地使产品结晶析出,而得到白色粒状结晶。本发明所述工艺采用乙醇作溶剂和稀释剂,不仅可避免甲醇和氯苯的中毒问题,而且稀释剂用量少,还由于乙醇和氯仿都可在常压下方便的回收利用,从而有利于降低溶剂的消耗和能耗。可以说本发明所述工艺流程简单,操作方便,产品质量可靠,经济效益显著。将采用本工艺所生产的四溴双酚A双(2·3-二溴丙基醚)作为阻燃添加剂,加工的煤矿用聚丙烯塑料网,经测试其机械物理性能,导电性,阻燃性全部达到MT113-85《煤矿井下用非金属制品安全性能检验规范》的要求;在100分均聚丙烯中加入6分采用本发明所述工艺所制给的的产品和4分三氧化二锑后,氧指数为31.5,达到了UL94V-0级标准;在聚丙烯中加入3%的本发明工艺制得的产品,即具有明显的阻燃效果,当用量为4-5%时,氧指数达27-28,符合阻燃聚丙烯的要求。
实施例:见表一、二
实施例
表一、四溴双酚A双-烯丙基醚的合成实例
实例1 实例2
物料 重量(kg)
1、四溴双酚A 55 55
2、氯丙烯 17.1 17.1
3、乙醇 120 120
4、水 120 120
5、烧碱 9 10
产品得量 61.7 60
产率% 97.8 95.1
熔点 109-118℃ 108-117℃
物料全按折纯计算
表二、四溴双酚A双-(2·3-二溴丙基醚)的合成实例
实例1 实例2
物料 重量(kg)
1、四溴双酚A双-烯丙基醚 55 55
2、溴素 29 30
3、亚硫酸钠 2 2.3
4、氯仿 82.5 120
5、酒精 82.5 180
6、结晶促进剂 1.5 2
产品得量 81.3 79
产率% 97.7 94.95
熔点 95-102℃ 97-103℃
溴含量% 67.1 67.2
物料全按折纯计算,氯仿为工业品
酒精:实例1为无水酒精,实例2为工业酒精配成90%含量。
按实例1和2所制得的四溴双酚A双-(2、3-二溴丙基醚)作为阻燃添加剂加工的聚丙烯制品经测试各项指标均可达到国家有关标准要求。