一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑及其製備方法
2023-09-19 15:55:10 2
一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於新材料【技術領域】，具體為一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑及其製備方法。該無滷阻燃劑的結構式為其中的R選自亞芳基或亞烷基。高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，包括以下原料：聚磷酸銨、二羥基化合物和催化劑；各原料組分的摩爾份數如下：聚磷酸銨1.0份、二羥基化合物0.2-0.8份、催化劑0.001-0.06份。本發明採用有機高分子聚合物合成方法，如縮聚反應，交聯反應等，獲得了交聯高分子聚合物，使產品的耐水性和耐熱性得到極大的提高。通過本發明製得一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，綜合了聚磷酸銨和磷酸酯的優點，同時克服了兩者的缺點。
【專利說明】一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於新材料【技術領域】，具體為一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]傳統溴系阻燃劑的阻燃效果雖然很好，但由於其中相當多的一部分對環境不友好，甚至對人和動物產生很大的危害，例如多溴聯苯醚系列。滷素阻燃劑的阻燃機理是氣相阻燃機理，是在可燃性氣體釋放出來後，阻燃劑釋放出的滷化氫在氣相捕捉自由基，使燃燒不能繼續，因此，不論燃燒與否，在受熱時都釋放出大量的有害氣體，對人和環境造成危害，特別是釋放出的滷化氫具有很強的刺激性，空氣中的濃度稍大，就可以讓人窒息，同時滷化氫還具有強腐蝕作用。
[0003]鑑於滷素阻燃劑對人和環境都有巨大的危害性，無滷阻燃劑就成了人們的追逐方向，而磷系阻燃劑又是無滷阻燃劑中的重中之重。磷系雖然阻燃效果次於溴系，但是由於它對環境比較友好，沒有什麼危害，因此，它的使用範圍越來越廣闊，人們也對它越來越重視，需求量逐年增加。
[0004]含磷阻燃劑主要在凝聚相中起作用，它的阻燃機理如下:
[0005]含磷阻燃劑在高溫下分解形成磷酸或偏磷酸作為強脫水劑，促進基體樹脂成炭，並釋放出水蒸汽，炭的生成降低了從火焰到凝聚相的熱傳導；在凝聚相表面形成一層薄薄的玻璃狀的或液態的保護層，因此降低了氧氣擴散和氣相與固相之間的熱量和質量傳遞，抑制了炭氧化過程，降低了熱量的產生，抑制了溫度的上升，從而達到阻燃的目的。由於固相阻燃機理幾乎沒有有害氣體產生，同時，磷系阻燃劑本身的毒性非常小，所以，是對人和環境的友好的阻燃劑系列。
[0006]磷系阻燃劑主要分為無機磷系和有機磷系阻燃劑。含磷無機阻燃劑最主要的產品有紅磷阻燃劑、磷酸銨鹽和聚磷酸銨等。其中聚磷酸銨受到人們的重視，廣泛用於防火塗料行業，但在高分子材料領域用作阻燃劑還有很多缺陷需要克服。一方面是聚磷酸銨在水中的溶解度太大，和樹脂基材的相容性差，容易從材料中析出；另一方面，聚磷酸銨分解溫度低，在200°C以上會分解出氨氣，特別是在較強剪切力作用下，更明顯。
[0007]有機磷系阻燃劑主要有有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯類的特點是具有阻燃與增塑雙重功能。它可使阻燃劑實現無滷化，其增塑功能可使塑料成型時流動加工性變好，可抑制燃燒後的殘餘物。產生的毒性氣體和腐蝕性氣體比滷系阻燃劑少。其主要優點是效率較高；對光穩定劑作用的影響較小；加工和燃燒中腐蝕性小；有阻礙復燃的作用；極少或不增加阻燃材料的質量。但大多數磷酸酯類阻燃劑也存在著一些缺點。如耐熱性差、揮發性大、相容性不理想等，同時極大地降低了材料的熱變形溫度，在對材料有耐熱和剛性要求時，就不能用磷酸酯做阻燃劑。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是針對現有技術中聚磷酸銨的耐水性差，易分解，易析出的缺陷；磷酸酯類阻燃劑耐熱性差、揮發性大、相容性不理想，同時極大地降低了材料的熱變形溫度等問題，提供一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑。
[0009]本發明的另外一個發明目的是提供一種一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑的製備方法。
[0010]為了實現上述目的，本發明的具體技術方案為:
[0011]一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，該無滷阻燃劑的結構式為
[0012]
【權利要求】
1.一種高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於該無滷阻燃劑的結構式為
2.根據權利要求1所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於:所述的R基團選自下述取代基中的任意一種:
3.根據權利要求1或權利要求2所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於包括以下原料: 聚磷酸銨、二羥基化合物和催化劑； 其中，各組分的摩爾份數如下: 聚磷酸銨1.0份 二羥基化合物0.2-0.8份 催化劑0.001-0.06份 聚磷酸銨的摩爾數按磷酸摩爾數計。
4.根據權利要求1或權利要求2所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於包括以下原料:聚磷酸銨、二羥基化合物和催化劑；各組分的摩爾份數如下: 聚磷酸銨1.0份 二羥基化合物0.4-0.6份 催化劑0.01-0.02份 其中，聚磷酸銨的摩爾數按磷酸摩爾數計。
5.根據權利要求1或權利要求2所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於通過如下反應式進行反應:
6.根據權利要求3或權利要求4所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於:所述的二羥基化合物原料包括乙二醇，丙二醇，己二醇，雙酚A，對苯二酚中的一種或幾種的混合物。
7.根據權利要求3或權利要求4所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於:所述催化劑為乙二醇銻，醋酸鋰，氧化鋁，氧化鈣，草酸鈷，氧化矽，氧化鈦中的一種或幾種的混合物。
8.根據權利要求3或權利要求4所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑，其特徵在於:所述聚磷酸銨為II型長鏈聚磷酸銨，聚合度大於1000。
9.一種根據權利要求3或權利要求4所述高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑的製備方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)按照上述配比，將聚磷酸銨、二羥基化合物、催化劑在高速攪拌機中攪拌均勻； (2)通過積木式雙螺杆擠出機熔融共混，使各個反應物充分混合均勻，並初步反應，脫去部分氨氣和水等揮發物，擠出機的溫度控制在200-260°C ； (3)、在密煉機或高溫爐中完全固化，交聯，脫去殘餘的氨氣和水，溫度控制在280-350 0C ； (4)放料，冷卻為固體塊狀物； (5)把固體塊狀物粉碎，最後研磨至1000目以上的細粉即得到成品。
10.根據權利要求9所述的高分子量的交聯聚磷酸酯無滷阻燃劑的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中擠出機的溫度控制在240-250°C;步驟(3)在密煉機或高溫爐中的溫度控制在 310-320 °C。
【文檔編號】C08G79/04GK104017220SQ201410240965
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】陳德東, 郭奐宇, 雷文君, 楊燕麗 申請人:成都碩屋科技有限公司