阻燃剂TBC的应用

背景及概述^[1]

阻燃剂TBC又叫三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯，是一种添加型阻燃剂，广泛使用于聚丙烯、ABS和聚苯乙烯塑料中。

制备^[1]

合成TBC一般是使用二氯甲烷等卤代烷烃作溶剂，由于TBC的特殊分子结构，直接蒸馏将TBC与溶剂分开，TBC形成胶状物质沉积到反应釜底部，难以处理，通常采用的方法是加入沉淀剂，利用TBC在沉淀剂中不溶的特性使TBC结晶析出。报道的沉淀剂有甲醇、己烷、环己烷，石油醚、溶剂油等，如德国专利DE2244543，日本专利JP1999228549、JP2000053658及国内刘汉虎等人（阻燃材料与技术，1991（2）：29-33）公开的技术。

现在广泛使用的生产TBC的方法是：

（1）将三烯丙基异氰脲酸酯（简称TAIC）加入二氯甲烷溶液中，在30℃下滴加计量溴素，滴加完成后保温反应3小时，然后加入除溴剂如亚硫酸钠、水合肼等物质，将过量的溴素还原成无机溴离子，加水洗涤，将生成的无机盐洗涤除去，洗涤完成后，静置，水层除去，得到含有TBC的二氯甲烷溶液。

（2）在另一个反应釜内加入作为晶种的TBC粉末和甲醇，升温至55℃，然后将TBC的二氯甲烷溶液滴加到甲醇热溶液中，二氯甲烷被蒸出，因TBC在甲醇中不溶解而结晶析出，料液加完后，升温至60℃，搅拌30分钟，然后冷却至20-30℃。

（3）离心分离，固体送干燥车间干燥，母液送精馏塔精馏，母液中主要成分为甲醇，有少量二氯甲烷和TBC，通过精馏将二氯甲烷、甲醇分别蒸出，母液中含有的少量TBC在蒸馏过程中分解变成黑色胶状物质，作为残渣排出。

（4）步骤（2）得到的二氯甲烷实际上是二氯甲烷与甲醇的混合物，甲醇含量在17-30%，送精馏塔精馏，将二氯甲烷和甲醇分开。

（5）将精馏出来的二氯甲烷打入反应釜，加入水，搅拌，静置，二氯甲烷中所含甲醇进入水层，将二氯甲烷与水层分开，二氯甲烷回用，水层排入废水管道。

此工艺存在的缺陷众多。

CN201410004508.9提出一种新的三（2,3-二溴丙基）异氰脲酸酯生产方法，有效解决上述工艺存在的缺陷。包括以下步骤：

（1）将计量TAIC加入二氯甲烷溶液中，在25-30℃滴加计量溴素，滴加完成后，保温反应3小时。TAIC与二氯甲烷质量比为1:3，溴素与TAIC质量比为2:1。

（2）加入计量水，然后加入亚硫酸钠水溶液，消除过量溴素，并调溶液pH=6~8，搅拌30分钟，静置，分去水层。

（3）加水洗涤2遍，将加入及生成的无机盐洗涤除去。

（4）加热蒸馏，蒸出的二氯甲烷量为二氯甲烷加入量的95~98%，蒸出后料液温度65-95℃。

（5）将计量醇类溶剂缓慢滴加入料液中，50-60℃保温搅拌2h，TBC结晶析出，冷却至10℃，离心分离，固体送干燥车间干燥，母液送精馏塔精馏。

本发明的有益效果：

由于三（2,3-二溴丙基）异氰脲酸酯特殊的分子结构，使用二氯甲烷等氯代烷烃作反应溶剂时存在三（2,3-二溴丙基）异氰脲酸酯难以析出问题，直接蒸馏得到的是胶状物质，微量的二氯甲烷难以全部蒸出，含有微量二氯甲烷的TBC并不固化。本专利研究发现在胶状的TBC中加入甲醇、乙醇或其混合物后，50-60℃下TBC在2h内可以结晶析出，申请人利用这一特性，在TBC的二氯甲烷料液洗涤完成后先蒸馏二氯甲烷，由于体系没有甲醇，因此，蒸馏得到的二氯甲烷为纯二氯甲烷，可以直接回用，不再像现有技术那样，必须经过水洗才能使用，本发明有益效果是节省了二氯甲烷水洗步骤，降低了甲醇的损失。进入污水系统的甲醇量大幅降低，有效降低了污染。

使用本专利的另一有益效果是：缩短了生产周期。将TBC二氯甲烷溶液中的二氯甲烷蒸出，可以使用快速蒸馏，2吨料液一般1小时可以完成，实际工业生产中，生产每釜可以节约5小时。

应用^[2-3]

CN201310473972.8提供了一种光伏电缆用辐照交联型低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，由下列重量份的组分原料制备而得：聚乙烯PE40-50、聚氯乙烯树脂30-40、氯磺化聚乙烯橡胶CSM230520-30、乙烯与丙烯酸酯共聚物10-12、氯醇橡胶T310010-15?环氧大豆油5-10、羰基铁粉2-3、高耐磨炭黑N33010-12、轻质碳酸钙5-10、氧化锌1-2、硅灰石粉5-10、蛭石4-5、聚四氟乙烯微粉1-2、石墨1-2、纳米碳化硼1-2、氧化铁2-3、紫外线吸收剂UV-O0.1-0.2、紫外线吸收剂UV-5310.1-0.2、阻燃剂TBC0.1-0.2、次磷酸铝10-12、十溴二苯醚5-8、对苯二甲酸二辛酯8-10、偏苯三酸三辛酯6-8、柠檬酸三乙酯8-10、硬脂酸钙1-2、硬脂酸0.2-0.4、氧化聚乙烯蜡0.1-0.2、乙撑双硬脂酰胺0.2-0.3、过氧化二异丙苯DCP0.1-0.2、改性填料12-15。本发明的电缆料具有阻燃、抗紫外线、耐老化的特性，同时具有良好的机械性能、环保。

CN201410308706.4报道一种适用于滨海、重工业区等输变电杆塔的紧固件的紧固密封与防腐蚀的输电杆塔喷涂热熔高分子聚合物包覆保护方法，采用以下步骤：1)清理；2)熔化；3)喷涂热熔高分子聚合物，喷涂；所述热熔高分子聚合物按重量百分比计成分为：PVC：15-40，邻苯二甲酸二辛酯DOP：30-60，环氧树脂：15-40，硬脂酸镁：0.5-2，轻质CaCO₃：0.5-2，TiO₂：1-2.5，阻燃剂TBC：1-2.5。本发明具有以下优点：热熔流动性好，填充性好，具有耐紫外线老化、耐水性好和美观功能。

主要参考资料

[1] CN201410004508.9 一种三(2，3-二溴丙基)异氰脲酸酯生产方法

[2] CN201310473972.8一种光伏电缆用辐照交联型低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料

[3] CN201410308706.4一种输电杆塔喷涂热熔高分子聚合物包覆保护方法