CN104845245A - 耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其组分按质量百分数配比为：PTT 75%～90%、含磷阻燃剂2%～8%、聚环氧丙烷2%～6%、纳米蒙脱土1%～5%、聚二甲基硅氧烷1%～5%、耐热剂0.1%～0.5%、稳定剂0.1%～0.5%、抗氧剂0.1%～0.5%，所述耐热剂为N，N-4，4-二苯甲烷双马来酰亚胺，所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复合物。本发明的有益效果是，本发明具有阻燃性好、耐热性高、可纺性好、机械性能优异和制备工艺简便、易操作等优点，而且成本低，便于推广应用，适于作为聚对苯二甲酸丙二醇酯阻燃纤维及阻燃塑料的原料。

Description

耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯。

背景技术

聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是一种性能优异的新型聚酯，由于大分子链上存在的三个亚甲基而导致的区别于PET和PBT的“奇碳效应”，使得PTT聚酯能够同时克服PET的刚性和PBT的柔性，并兼有PET和PA的优点。因此，PTT聚酯在纺织、地毯、工程塑料及薄膜等领域极具开发和应用价值。但PTT聚酯与其他聚酯一样，属于易燃材料，需进行阻燃处理。目前对PTT阻燃改性主要以外添加阻燃剂为主，采用外添加阻燃剂方式对材料进行阻燃处理，其阻燃效率高，技术成熟，价格便宜，但阻燃剂添加量大，对材料本身的后期加工影响较大，应用领域有较大局限性，且阻燃剂易析出不能达到永久阻燃的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其组分按质量百分数配比为：PTT 75%～90%、含磷阻燃剂2%～8%、聚环氧丙烷2%～6%、纳米蒙脱土1%～5%、聚二甲基硅氧烷1%～5%、耐热剂0.1%～0.5%、稳定剂0.1%～0.5%、抗氧剂0.1%～0.5%。

所述PTT是以对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）为原料而制得的特性黏度0.7～0.9dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯。

所述含磷阻燃剂为2-羟乙基苯基次膦酸、羟基苯基次膦酸或羟甲基苯基次膦酸中的一种。

所述耐热剂为N，N-4，4-二苯甲烷双马来酰亚胺。

所述稳定剂为磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯中的一种。

所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复合物。

上述的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯的制备方法，包括以下步骤：

（1）、制备含磷阻燃剂的预聚液：取含磷阻燃剂和一定质量的1，3-丙二醇加入酯化釡进行混合，以制得以1，3-丙二醇为溶剂和含磷阻燃剂质量百分比浓度为20～40wt%的浆液，再加入含磷阻燃剂重量0.1%～0.2%的催化剂醋酸锌，混合均匀，在温度140℃～165℃、常压和搅拌的情况下进行酯化反应2～6h，再进行过滤，所得滤液即为所述的含磷阻燃剂的预聚液；

（2）、制备纳米蒙脱土分散液：取纳米蒙脱土与1，3-丙二醇按质量3：10～30进行混合，并经超声波进行分散，即得到所述的纳米蒙脱土分散液；

（3）、酯化反应：取对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）按质量1.5～2：1加入酯化釡中，同时添加PTA重量0.1%～0.3%的催化剂醋酸锌，在温度165℃～200℃和常压条件下进行酯化反应1～4h，当不再馏出水时酯化反应结束和生成酯化物；

（4）、缩聚反应：将步骤（3）的酯化物转入聚合釡中，加入步骤（1）制得的含磷阻燃剂的预聚液和步骤（2）制得的纳米蒙脱土分散液，再加入按原料总质量百分比含量所述的聚环氧丙烷、聚二甲基硅氧烷、耐热剂、稳定剂和抗氧剂，然后加入PTA重量0.2%～0.5%的缩聚催化剂钛酸四丁酯，在温度265℃～270℃、压力小于100Pa下进行缩聚反应2～4h，当产物的特性粘度达到0.7～0.9dL/g后，铸带、切粒，得到缩聚物；

（5）、固相缩聚：将步骤（4）的缩聚物烘干，在180℃～210℃、30～100Pa的环境下进行固相缩聚4～15h，然后冷却，出料，即制得本发明的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯。

本发明的有益效果是，本发明具有阻燃性好、耐热性高、可纺性好、机械性能优异和制备工艺简便、易操作等优点，而且成本低，便于推广应用，适于作为聚对苯二甲酸丙二醇酯阻燃纤维及阻燃塑料的原料。

具体实施方式

下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其组分按质量百分数配比为：PTT 80%、2-羟乙基苯基次膦酸8%、聚环氧丙烷4%、纳米蒙脱土4%、聚二甲基硅氧烷3%、N，N-4，4-二苯甲烷双马来酰亚胺0.3%、磷酸三甲酯0.2%、抗氧剂0.5%，其中，所述PTT是以对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）为原料而制得的特性黏度0.7～0.9dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯，所述含磷阻燃剂为2-羟乙基苯基次膦酸，所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复合物。

制备方法：（1）、制备含磷阻燃剂的预聚液：取含磷阻燃剂和一定质量的1，3-丙二醇加入酯化釡进行混合，以制得以1，3-丙二醇为溶剂和含磷阻燃剂质量百分比浓度为20～40wt%的浆液，再加入含磷阻燃剂重量0.1%～0.2%的催化剂醋酸锌，混合均匀，在温度140℃～165℃、常压和搅拌的情况下进行酯化反应2～6h，再进行过滤，所得滤液即为所述的含磷阻燃剂的预聚液；（2）、制备纳米蒙脱土分散液：取纳米蒙脱土与1，3-丙二醇按质量3：10～30进行混合，并经超声波进行分散，即得到所述的纳米蒙脱土分散液；（3）、酯化反应：取对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）按质量1.5～2：1加入酯化釡中，同时添加PTA重量0.1%～0.3%的催化剂醋酸锌，在温度165℃～200℃和常压条件下进行酯化反应1～4h，当不再馏出水时酯化反应结束和生成酯化物；（4）、缩聚反应：将步骤（3）的酯化物转入聚合釡中，加入步骤（1）制得的含磷阻燃剂的预聚液和步骤（2）制得的纳米蒙脱土分散液，再加入按原料总质量百分比含量所述的聚环氧丙烷、聚二甲基硅氧烷、N，N-4，4-二苯甲烷双马来酰亚胺、磷酸三甲酯和抗氧剂，然后加入PTA重量0.2%～0.5%的缩聚催化剂钛酸四丁酯，在温度265℃～270℃、压力小于100Pa下进行缩聚反应2～4h，当产物的特性粘度达到0.7～0.9dL/g后，铸带、切粒，得到缩聚物；（5）、固相缩聚：将步骤（4）的缩聚物烘干，在180℃～210℃、30～100Pa的环境下进行固相缩聚4～15h，然后冷却，出料，即制得本发明的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯。

实施例2：

一种耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其组分按质量百分数配比为：PTT 85%、含磷阻燃剂5%、聚环氧丙烷4%、纳米蒙脱土3%、聚二甲基硅氧烷2%、N，N-4，4-二苯甲烷双马来酰亚胺0.5%、磷酸三苯酯0.2%、抗氧剂0.3%，其中，所述PTT是以对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）为原料而制得的特性黏度0.7～0.9dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯，所述含磷阻燃剂为羟基苯基次膦酸，所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复合物。

制备方法：（1）、制备含磷阻燃剂的预聚液：取含磷阻燃剂和一定质量的1，3-丙二醇加入酯化釡进行混合，以制得以1，3-丙二醇为溶剂和含磷阻燃剂质量百分比浓度为20～40wt%的浆液，再加入含磷阻燃剂重量0.1%～0.2%的催化剂醋酸锌，混合均匀，在温度140℃～165℃、常压和搅拌的情况下进行酯化反应2～6h，再进行过滤，所得滤液即为所述的含磷阻燃剂的预聚液；（2）、制备纳米蒙脱土分散液：取纳米蒙脱土与1，3-丙二醇按质量3：10～30进行混合，并经超声波进行分散，即得到所述的纳米蒙脱土分散液；（3）、酯化反应：取对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）按质量1.5～2：1加入酯化釡中，同时添加PTA重量0.1%～0.3%的催化剂醋酸锌，在温度165℃～200℃和常压条件下进行酯化反应1～4h，当不再馏出水时酯化反应结束和生成酯化物；（4）、缩聚反应：将步骤（3）的酯化物转入聚合釡中，加入步骤（1）制得的含磷阻燃剂的预聚液和步骤（2）制得的纳米蒙脱土分散液，再加入按原料总质量百分比含量所述的聚环氧丙烷、聚二甲基硅氧烷、N，N-4，4-二苯甲烷双马来酰亚胺、磷酸三苯酯和抗氧剂，然后加入PTA重量0.2%～0.5%的缩聚催化剂钛酸四丁酯，在温度265℃～270℃、压力小于100Pa下进行缩聚反应2～4h，当产物的特性粘度达到0.7～0.9dL/g后，铸带、切粒，得到缩聚物；（5）、固相缩聚：将步骤（4）的缩聚物烘干，在180℃～210℃、30～100Pa的环境下进行固相缩聚4～15h，然后冷却，出料，即制得本发明的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯。

Claims (7)

1.一种耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：PTT 75%～90%、含磷阻燃剂2%～8%、聚环氧丙烷2%～6%、纳米蒙脱土1%～5%、聚二甲基硅氧烷1%～5%、耐热剂0.1%～0.5%、稳定剂0.1%～0.5%、抗氧剂0.1%～0.5%。

2.根据权利要求1所述的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其特征在于，所述PTT是以对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）为原料而制得的特性黏度0.7～0.9dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯。

3.根据权利要求1所述的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其特征在于，所述含磷阻燃剂为2-羟乙基苯基次膦酸、羟基苯基次膦酸或羟甲基苯基次膦酸中的一种。

4.根据权利要求1所述的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其特征在于，所述耐热剂为N，N-4，4-二苯甲烷双马来酰亚胺。

5.根据权利要求1所述的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其特征在于，所述稳定剂为磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯中的一种。

6.根据权利要求1所述的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯，其特征在于，所述抗氧剂为质量比1：1的受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复合物。

7.根据权利要求1所述的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、制备含磷阻燃剂的预聚液：取含磷阻燃剂和一定质量的1，3-丙二醇加入酯化釡进行混合，以制得以1，3-丙二醇为溶剂和含磷阻燃剂质量百分比浓度为20～40wt%的浆液，再加入含磷阻燃剂重量0.1%～0.2%的催化剂醋酸锌，混合均匀，在温度140℃～165℃、常压和搅拌的情况下进行酯化反应2～6h，再进行过滤，所得滤液即为所述的含磷阻燃剂的预聚液；

（2）、制备纳米蒙脱土分散液：取纳米蒙脱土与1，3-丙二醇按质量3：10～30进行混合，并经超声波进行分散，即得到所述的纳米蒙脱土分散液；

（3）、酯化反应：取对苯二甲酸（PTA）和1，3-丙二醇（PDO）按质量1.5～2：1加入酯化釡中，同时添加PTA重量0.1%～0.3%的催化剂醋酸锌，在温度165℃～200℃和常压条件下进行酯化反应1～4h，当不再馏出水时酯化反应结束和生成酯化物；

（4）、缩聚反应：将步骤（3）的酯化物转入聚合釡中，加入步骤（1）制得的含磷阻燃剂的预聚液和步骤（2）制得的纳米蒙脱土分散液，再加入按原料总质量百分比含量所述的聚环氧丙烷、聚二甲基硅氧烷、耐热剂、稳定剂和抗氧剂，然后加入PTA重量0.2%～0.5%的缩聚催化剂钛酸四丁酯，在温度265℃～270℃、压力小于100Pa下进行缩聚反应2～4h，当产物的特性粘度达到0.7～0.9dL/g后，铸带、切粒，得到缩聚物；

（5）、固相缩聚：将步骤（4）的缩聚物烘干，在180℃～210℃、30～100Pa的环境下进行固相缩聚4～15h，然后冷却，出料，即制得本发明的耐热阻燃聚对苯二甲酸丙二醇酯。