CN103013063A - 一种阻燃聚酯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃聚酯及其制备方法。其特点是，按质量百分含量计组成为：磷系阻燃剂含量在6-8％，氮系阻燃剂含量在5-15％，金属化合物粉末含量在1-3％，抗氧化剂含量在0-1％，余量为聚酯。本发明提出了一种阻燃聚酯及其制备方法，是由普通聚酯、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂制成，通过原位共聚和熔融共混的工艺制备复合型阻燃聚酯，可以提高聚酯的阻燃效果，减缓聚酯熔滴物的形成，同时不产生有毒产物，适用于纺织制品、薄膜制品、汽车配件等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻燃聚酯及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造的塑料、纺织品等具有价格低廉、强度高、弹性好、不易折皱变形及耐磨耐热等诸多优点，已成为用途最广、耗量最大、价格最低的品种，全球产量已经超过4000万吨。但PET具有可燃性，极限氧指数为20-22％，限制了其在室内外装饰、汽车工业、电子电气、电工等领域的应用。目前常用于PET阻燃改性的阻燃剂种类有磷系、氮磷协同体系、卤系及新型的无机纳米复合阻燃材料。其中，无卤阻燃剂因为其价廉量大、低毒低污染的优点越来越受到青睐。
近来在无卤阻燃剂中氮磷协同阻燃剂渐渐成为研究热点。磷系阻燃剂主要有红磷、磷酸盐、聚磷酸铵。目前应用的氮系阻燃剂主要包括三大类：三聚氰胺、双氰胺、胍盐及其衍生物。其中三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯是阻燃市场中最具有发展潜力的品种。而氮磷协同阻燃剂可以同时发挥这两者的优点，并且还具有氮磷协同阻燃作用，可以抑制聚酯的燃烧。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种阻燃性能良好的阻燃聚酯，其具有高阻燃性、高抗熔滴滴落性、良好的加工性能；
本发明的目的之二是提供一种上述阻燃聚酯的制备方法。
一种阻燃聚酯，其特别之处在于，按质量百分含量计组成为：磷系阻燃剂含量在6-8％，氮系阻燃剂含量在5-15％，金属化合物粉末含量在1-3％，抗氧化剂含量在0-1％，余量为聚酯。
其中磷系阻燃剂采用2-羧乙基-苯基次膦酸，氮系阻燃剂采用粒子半径为10-20μm的三聚氰胺或三聚氰胺氰尿酸，金属化合物粉末采用粒子半径为300-500nm的Al(OH)3、ZnCO3或Mg(OH)2，抗氧化剂采用聚乙二醇，聚酯采用对苯二甲酸乙二醇酯。
一种前述阻燃聚酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)金属化合物粉末溶液的制备：将金属化合物粉末与载体溶液按质量比1∶3-5混合后放入超声机内以100W的功率振荡1-1.5h，然后放入离心机内分散至少0.5h，得到金属化合物粉末溶液；
(2)磷系阻燃剂的预处理：取磷系阻燃剂与反应溶液按质量比1∶2-3混合后，在110-130℃下反应1-1.5h，制得磷系阻燃剂预聚物；
(3)初步聚酯产物的制备：制备工艺采用半连续酯化-缩聚工艺，温度控制在230-270℃，在缩聚釜中加入聚酯原料与磷系阻燃剂预聚物，同时开始逐渐加入金属化合物粉末溶液和抗氧化剂，当观察到缩聚釜中不再有乙二醇气体产出，反应结束，得到初步聚酯产物；
(4)阻燃聚酯的制备：将初步聚酯产物经过切粒机切成颗粒后与氮系阻燃剂充分混合，然后使用双螺杆挤出机，对其熔融共混，熔融温度控制在260-275℃，得到阻燃聚酯。
步骤(1)中载体溶液采用乙二醇。
步骤(1)中超声机的工作功率为100W，离心机内分散时间为0.5h。
步骤(2)中反应溶液采用乙二醇。
本发明提出了一种阻燃聚酯及其制备方法，是由普通聚酯、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂制成，通过原位共聚和熔融共混的工艺制备复合型阻燃聚酯，可以提高聚酯的阻燃效果，减缓聚酯熔滴物的形成，同时不产生有毒产物，适用于纺织制品、薄膜制品、汽车配件等领域。
具体实施方式
在本发明中，改变抗氧化剂的添加比例可以改变阻燃聚酯的加工性能；改变阻燃剂和金属化合物粉末的添加比例可以调节阻燃聚酯的阻燃性能，抗熔滴性能与加工性能；阻燃剂的加入，可以在聚酯燃烧过程中促进其生成炭层，以延缓燃烧。
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
将对苯二甲酸乙二醇酯采用连续酯化-缩聚工艺制备聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇酯，制备过程中同时添加2-羧乙基-苯基次膦酸和Al(OH)3，制得初步聚酯产物。然后使用螺杆挤出机将其与三聚氰胺熔融共混，制得薄膜用阻燃聚酯。
具体步骤如下：
(1)金属化合物粉末溶液的制备：将金属化合物粉末与载体溶液乙二醇按重量比1：5混合后先放在超声机内振荡，控制超声功率100W，时间1h，然后放入离心机内分散0.5h至分散均匀，得到金属化合物粉末溶液待用；
(2)磷系阻燃剂的预处理：按重量比1：2取磷系阻燃剂与反应溶液乙二醇混合，在110℃下反应1h，制得磷系阻燃剂预聚物待用；
(3)初步聚酯产物的制备：制备工艺采用半连续酯化-缩聚工艺，温度控制在260℃，首先在缩聚釜中加入聚酯原料与磷系阻燃剂预聚物，同时开始逐渐加入金属化合物粉末溶液和抗氧化剂，得到初步聚酯产物待用；
(4)阻燃聚酯的制备：将初步聚酯产物通过切粒机切成颗粒，后与氮系阻燃剂充分混合，然后使用双螺杆挤出机，在260℃下对其熔融共混，得到阻燃聚酯。
实施例2：
将对苯二甲酸乙二醇酯采用连续酯化-缩聚工艺制备聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇酯，制备过程中同时添加2-羧乙基-苯基次膦酸和Al(OH)3，制得初步聚酯产物。然后使用螺杆挤出机将其与三聚氰胺氰尿酸熔融共混，制得薄膜用阻燃聚酯。
具体步骤如下：
(1)金属化合物粉末溶液的制备：将金属化合物粉末与载体溶液按重量比1：5混合后先放在超声机内振荡，控制超声功率100W，时间1h，然后放入离心机内分散0.5h至分散均匀，得到金属化合物粉末溶液待用；
(2)磷系阻燃剂的预处理：按重量比1：3取磷系阻燃剂与反应溶液混合，在130℃下反应1.5h，制得磷系阻燃剂预聚物待用；
(3)初步聚酯产物的制备：制备工艺采用半连续酯化-缩聚工艺，温度控制在270℃左右，首先在缩聚釜中加入聚酯原料与磷系阻燃剂预聚物，同时开始逐渐加入金属化合物粉末溶液和抗氧化剂，得到初步聚酯产物待用；
(4)阻燃聚酯的制备：将初步聚酯产物通过切粒机切成颗粒，后与氮系阻燃剂充分混合，然后使用双螺杆挤出机，在275℃下对其熔融共混，得到阻燃聚酯。
其它部分与实施例1相同。
实施例3：
将对苯二甲酸乙二醇酯采用连续酯化-缩聚工艺制备聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇酯，制备过程中同时添加2-羧乙基-苯基次膦酸和Mg(OH)2，制得初步聚酯产物。然后使用螺杆挤出机将其与三聚氰胺氰尿酸熔融共混，制得薄膜用阻燃聚酯。
具体步骤如下：
(1)金属化合物粉末溶液的制备：将金属化合物粉末与载体溶液按重量比1：3混合后先放在超声机内振荡，控制超声功率100W，时间1.5h，然后放入离心机内分散0.5h至分散均匀，得到金属化合物粉末溶液待用；
(2)磷系阻燃剂的预处理：按重量比1：3取磷系阻燃剂与反应溶液混合，在130℃下反应1.5h，制得磷系阻燃剂预聚物待用；
(3)初步聚酯产物的制备：制备工艺采用半连续酯化-缩聚工艺，温度控制在250℃左右，首先在缩聚釜中加入聚酯原料与磷系阻燃剂预聚物，同时开始逐渐加入金属化合物粉末溶液和抗氧化剂，得到初步聚酯产物待用；
(4)阻燃聚酯的制备：将初步聚酯产物通过切粒机切成颗粒，后与氮系阻燃剂充分混合，然后使用双螺杆挤出机，在270℃下对其熔融共混，得到阻燃聚酯。
其它部分与实施例1相同。
实施例4：
将对苯二甲酸乙二醇酯采用连续酯化-缩聚工艺制备聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇酯，制备过程中同时添加2-羧乙基-苯基次膦酸和ZnCO3，制得初步聚酯产物。然后使用螺杆挤出机将其与三聚氰胺熔融共混，制得薄膜用阻燃聚酯。
具体步骤如下：
(1)金属化合物粉末溶液的制备：将金属化合物粉末与载体溶液按重量比1：4混合后先放在超声机内振荡，控制超声功率100W，时间1.5h，然后放入离心机内分散0.5h至分散均匀，得到金属化合物粉末溶液待用；
(2)磷系阻燃剂的预处理：按重量比1：2取磷系阻燃剂与反应溶液混合，在110℃下反应1.5h，制得磷系阻燃剂预聚物待用；
(3)初步聚酯产物的制备：制备工艺采用半连续酯化-缩聚工艺，温度控制在235℃左右，首先在缩聚釜中加入聚酯原料与磷系阻燃剂预聚物，同时开始逐渐加入金属化合物粉末溶液和抗氧化剂，得到初步聚酯产物待用；
(4)阻燃聚酯的制备：将初步聚酯产物通过切粒机切成颗粒，后与氮系阻燃剂充分混合，然后使用双螺杆挤出机，在270℃下对其熔融共混，得到阻燃聚酯。
其它部分与实施例1相同。
Claims (6)
1.一种阻燃聚酯，其特征在于，按质量百分含量计组成为：磷系阻燃剂含量在6-8％，氮系阻燃剂含量在5-15％，金属化合物粉末含量在1-3％，抗氧化剂含量在0-1％，余量为聚酯。
2.如权利要求1所述的一种阻燃聚酯，其特征在于：其中磷系阻燃剂采用2-羧乙基-苯基次膦酸，氮系阻燃剂采用粒子半径为10-20μm的三聚氰胺或三聚氰胺氰尿酸，金属化合物粉末采用粒子半径为300-500nm的Al(OH)3、ZnCO3或Mg(OH)2，抗氧化剂采用聚乙二醇，聚酯采用对苯二甲酸乙二醇酯。
3.一种权利要求1或2的阻燃聚酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)金属化合物粉末溶液的制备：将金属化合物粉末与载体溶液按质量比1∶3-5混合后放入超声机内以100W的功率振荡1-1.5h，然后放入离心机内分散至少0.5h，得到金属化合物粉末溶液；
(2)磷系阻燃剂的预处理：取磷系阻燃剂与反应溶液按质量比1∶2-3混合后，在110-130℃下反应1-1.5h，制得磷系阻燃剂预聚物；
(3)初步聚酯产物的制备：制备工艺采用半连续酯化-缩聚工艺，温度控制在230-270℃，在缩聚釜中加入聚酯原料与磷系阻燃剂预聚物，同时开始逐渐加入金属化合物粉末溶液和抗氧化剂，当观察到缩聚釜中不再有乙二醇气体产出，反应结束，得到初步聚酯产物；
(4)阻燃聚酯的制备：将初步聚酯产物经过切粒机切成颗粒后与氮系阻燃剂充分混合，然后使用双螺杆挤出机，对其熔融共混，熔融温度控制在260-275℃，得到阻燃聚酯。
4.如权利要求3所述的阻燃聚酯的制备方法，其特征在于：步骤(1)中载体溶液采用乙二醇。
5.如权利要求3所述的阻燃聚酯的制备方法，其特征在于：步骤(1)中超声机的工作功率为100W，离心机内分散时间为0.5h。
6.如权利要求3所述的阻燃聚酯的制备方法，其特征在于：步骤(2)中反应溶液采用乙二醇。
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