CN104725561A - 一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，它涉及一种阻燃丙烯腈共聚物制备技术。其包括以下步骤：(1)、丙烯腈与丙烯酸通过自由基聚合制备丙烯腈-丙烯酸共聚物；(2)、将丙烯腈-丙烯酸共聚物中的丙烯酸单元进行酰化转化为丙烯酰氯单元；(3)、将丙烯腈-丙烯酸酰化后的聚合物，即丙烯腈-丙烯酰氯共聚物与含氮物质进行反应，制备侧链含氮的丙烯腈共聚物；(4)、将步骤(3)得到的丙烯腈共聚物与含磷物质进行反应，制备阻燃丙烯腈共聚物。本发明制备工艺简单，值得的丙烯腈共聚物的阻燃效果好，环保安全，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种阻燃丙烯腈共聚物制备技术，具体涉及一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯腈(PAN)纤维具有比重小、蓬松性高及保暖性良好等特性而享有“人造羊毛冶的美誉，在纺织行业中占有重要地位.但PAN纤维属易燃纤维，其极限氧指数(LOI)值仅为17，由其纺织成的织物极易燃烧，因此开发阻燃PAN纤维意义重大。腈氯纶是目前为止唯一产业化的民用阻燃PAN纤维，虽然该纤维具有很好的阻燃性能，但高含量卤素使腈氯纶及其织物燃烧时存在发烟量大且释放腐蚀性卤化氢气体等缺陷，既不利于环保，又会给救援人员和逃生人员带来严重的二次伤害，极大地限制了腈氯纶的广泛应用。因此，PAN纤维及其织物的无卤阻燃成为亟待解决的现实问题。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，制备工艺简单，值得的丙烯腈共聚物的阻燃效果好，环保安全，适用范围广。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，其包括以下步骤：
(1)、丙烯腈与丙烯酸通过自由基聚合制备丙烯腈-丙烯酸共聚物；
(2)、将丙烯腈-丙烯酸共聚物中的丙烯酸单元进行酰化转化为丙烯酰氯单元；
(3)、将丙烯腈-丙烯酸酰化后的聚合物，即丙烯腈-丙烯酰氯共聚物与含氮物质进行反应，制备侧链含氮的丙烯腈共聚物；
(4)、将步骤(3)得到的丙烯腈共聚物与含磷物质进行反应，制备阻燃丙烯腈共聚物。
所述的步骤(1)中的丙烯腈的质量分数大于85％。
所述的步骤(2)中对丙烯腈-丙烯酸共聚物进行酰化时所采用的酰化试剂为三氯化磷、二氯亚砜、苯甲酰氯、乙酰氯中的一种或多种。
所述的步骤(3)中的含氮物质包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、水合肼、尿素、硫脲、胺基硫脲、二胺基硫脲、对苯二胺、三聚氰胺中的一种或多种。
所述的步骤(4)中的含磷物质为磷酸、0，0-二乙基磷酰氯、二苯基氯化磷、DOPO中的一种或多种。
本发明的有益效果：制备工艺简单，值得的丙烯腈共聚物的阻燃效果好，环保安全，适用范围广。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本具体实施方式采用以下技术方案：一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，其包括以下步骤：
(1)、丙烯腈与丙烯酸通过自由基聚合制备丙烯腈-丙烯酸共聚物；
(2)、将丙烯腈-丙烯酸共聚物中的丙烯酸单元进行酰化转化为丙烯酰氯单元；
(3)、将丙烯腈-丙烯酸酰化后的聚合物，即丙烯腈-丙烯酰氯共聚物与含氮物质进行反应，制备侧链含氮的丙烯腈共聚物；
(4)、将步骤(3)得到的丙烯腈共聚物与含磷物质进行反应，制备阻燃丙烯腈共聚物。
值得注意的是，所述的步骤(1)中的丙烯腈的质量分数大于85％。
值得注意的是，所述的步骤(2)中对丙烯腈-丙烯酸共聚物进行酰化时所采用的酰化试剂为三氯化磷、二氯亚砜、苯甲酰氯、乙酰氯中的一种或多种。
值得注意的是，所述的步骤(3)中的含氮物质包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、水合肼、尿素、硫脲、胺基硫脲、二胺基硫脲、对苯二胺、三聚氰胺中的一种或多种。
此外，所述的步骤(4)中的含磷物质为磷酸、0，0-二乙基磷酰氯、二苯基氯化磷、DOPO中的一种或多种。
本具体实施方式制备的阻燃丙烯腈共聚物的炭残渣表面致密，结构坚硬，而横截面则为泡状结构。这是因为阻燃丙烯腈共聚物在受热分解过程中除了CN环化成炭形成环状结构外，聚合物中的含磷基团受热分解生成磷酸，进而形成焦磷酸和聚磷酸等黏稠物质覆盖在聚合物表面形成致密、坚硬的炭残渣。横截面有许多较大的孔洞是因为随着温度的升高，炭层逐渐密实、坚硬，在更高温时，体系进一步降解并伴随大量挥发性物质如HCN，NH3和含磷的不同结构的小分子物质，这些物质对炭层进行冲撞，因而形成了孔洞；SEM分析进一步验证了阻燃丙烯腈共聚物的阻燃属凝聚相阻燃。综上所述，本具体实施方式制备的阻燃丙烯腈共聚物具有良好的成炭性及热稳定性，其阻燃机理属于凝聚相阻燃机理。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)、丙烯腈与丙烯酸通过自由基聚合制备丙烯腈-丙烯酸共聚物；
(2)、将丙烯腈-丙烯酸共聚物中的丙烯酸单元进行酰化转化为丙烯酰氯单元；
(3)、将丙烯腈-丙烯酸酰化后的聚合物，即丙烯腈-丙烯酰氯共聚物与含氮物质进行反应，制备侧链含氮的丙烯腈共聚物；
(4)、将步骤(3)得到的丙烯腈共聚物与含磷物质进行反应，制备阻燃丙烯腈共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的丙烯腈的质量分数大于85％。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中对丙烯腈-丙烯酸共聚物进行酰化时所采用的酰化试剂为三氯化磷、二氯亚砜、苯甲酰氯、乙酰氯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的含氮物质包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、水合肼、尿素、硫脲、胺基硫脲、二胺基硫脲、对苯二胺、三聚氰胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃丙烯腈共聚物及其制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的含磷物质为磷酸、O，O-二乙基磷酰氯、二苯基氯化磷、DOPO中的一种或多种。
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