CN110183649B - 含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于阻燃高分子弹性体及其制备技术领域,具体涉及一种含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体及其制备方法,特别涉及一种含磷反应型阻燃剂共聚嵌入热塑性尼龙弹性体分子链的高分子材料及其制备方法。
背景技术
热塑性尼龙弹性体(Thermoplastic Polyamide Elastomer,TPAE)是一类以聚酰胺作为硬段、聚醚或者聚酯作为软段的典型嵌段共聚物。其中硬段部分主要包括PA6、PA11和PA12,并决定弹性体的硬度、熔点、相对密度、拉伸强度、耐各种有机化学药品等特性;软段部分常选用PEG、PPG、PTMG或者PCL等,赋予材料低温特性、吸湿性、抗静电性、染色性以及对某些化学品的稳定性等特性。软硬段之间的热力学不相容性导致材料微相分离结构的形成,而硬段形成的结晶微区和氢键所起到的物理交联点的作用,赋予产品热塑性与弹性。
相比于苯乙烯类、聚烯烃类、聚氨酯类和聚酯类热塑性弹性体等,热塑性尼龙弹性体是一种新型的弹性体材料。其主要的特点在于保留了聚酰胺树脂的特性,如耐磨性、强韧性、耐化学药品性。同时,兼具优良的弹性和耐寒性能、轻质和优异的耐温性,以及较强的材料可重复性和易于加工成型性等众多优点。正是由于这些独特且优异的理化性能,TPAE已被广泛应用于医疗器械,体育器材,日常生活用品,汽车零部件,以及电子电器产品等。然而,同众多高分子材料一样,TPAE也有其明显的缺点,即自身的易燃性。它很容易被点燃,进而引发火灾并严重威胁人们的生命财产安全。因此,随着防火意识的剧增,设计和制备阻燃TPAE势在必行的。
目前,针对尼龙弹性体易燃的问题,常采用的方式是通过将磷系阻燃剂以熔融共混方式引入到聚合物材料中,从而使其获得阻燃性能。但物理共混的方法往往存在阻燃剂添加量大、与基材相容性较差、阻燃剂易迁移和阻燃持久性较差等问题,且还对聚合物材料本身的力学性能形成严重破坏,甚至影响基材的正常使用等问题。如CN108084433A公开的一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃尼龙1012弹性体及其制备方法,其是直接在聚合过程中加入经靶向纳米增效技术有机处理的MCA,以使阻燃剂更均匀分散在尼龙1012弹性体中,从而实现阻燃的目的。尽管该方法经过靶向纳米增效技术有机处理能够改善阻燃剂相容性较差的问题,但仍难以避免阻燃持久性差和阻燃剂迁移析出的问题。相比之下,共聚阻燃是将阻燃剂作为反应单体之一参与化学反应,使之化学键合到聚合物基材上,从而制得本征阻燃聚合物。这样的一种方式则能够很好的解决阻燃持久性差和阻燃剂迁移析出的问题。同时在达到相同阻燃效率的情况下,相比于物理共混方式,共聚的方式对材料本身的性能影响相对较小,是一种相对理想的阻燃改性方式。但很遗憾的是,到目前为止,还未见有本征阻燃的尼龙弹性体的报道。
发明内容
本发明的目的在于是针对现有技术存在的问题,提供一种含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体,该热塑性尼龙弹性体具有优异的机械性能如较好的拉伸强度,具有优异的加工性能和热稳定性,同时阻燃性能优异。
本发明的另一个目的在于提供上述含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法。
本发明提供的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体,其特征在于该尼龙弹性体结构通式如下所示:
其中,R表示C5-C11的直链亚烷基或尼龙盐脱水后的残基,优选为C5、C10、C11的直链亚烷基或尼龙66盐、尼龙610盐、尼龙612盐、尼龙1010盐脱水后的残基;R1表示C2-C10的直链亚烷基或亚芳基,优选为C4的直链亚烷基或亚芳基;R2表示C2-C4的直链亚烷基;A表示含磷二元醇类单体反应后的残基,其为如下所示结构式中的任一种:
G表示含磷二元酰胺盐反应后的残基,其为如下所示结构式中的任一种:
n为5-40,m为5-50,p≥1,x>1,y>1。
上述含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为27~38%,垂直燃烧UL-94等级为V-0级,断裂伸长率为350~952%,拉伸强度为10.52~44.77MPa。
其中结构通式[Ⅰ]的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为27~36.7%,垂直燃烧UL-94等级为V-0级,断裂伸长率为350~952%,拉伸强度为12.57~44.77MPa。
其中结构通式[Ⅱ]的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为27~38%,垂直燃烧UL-94等级为V-0级,断裂伸长率为379~751%,拉伸强度为10.52~40.60MPa。
本发明提供的上述含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法中由羧基封端的尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇和含磷二元醇类单体经熔融共聚反应得到结构通式[Ⅰ]表示的尼龙弹性体或者由羧基封端的含磷尼龙预聚物和羟基封端聚醚多元醇经熔融共聚反应得到结构通式[Ⅱ]表示的尼龙弹性体。
以上所述的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体制备的反应历程如下:
其中R、R1、R2、A、G、n、m、p、x和y的定义同前结构通式中的定义相同。
上述结构通式[Ⅰ]表示的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法具体的工艺步骤和条件如下:
将羧基封端的尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇和含磷二元醇类单体以及催化剂加入聚合容器中,于氮气的保护下升温至200-240℃反应1.5-3小时,然后再升温至220-260℃反应1-3个小时,最后升温至240-280℃并抽真空到100Pa以下反应2-4个小时,即可得到含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体[Ⅰ],其中羧基封端的尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇和含磷二元醇类单体的用量按摩尔比计为1:(0.65-0.85):(0.35-0.15),催化剂的用量为羟基封端聚醚多元醇质量的0.4~3.0%。
上述结构通式[Ⅱ]表示的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法具体的工艺步骤和条件如下:
将羧基封端的含磷尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇加入聚合容器中,于氮气的保护下升温至200-240℃,同时加入催化剂并反应1.5-3小时,然后再升温至220-260℃反应1-3小时,最后升温至240-280℃并抽真空到100Pa以下反应2-5小时,即可得到含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体[Ⅱ],其中羟基封端聚醚多元醇的用量与羧基封端的含磷尼龙预聚物的用量按摩尔比计为1:1;催化剂的用量为羟基封端聚醚多元醇质量的0.3~2.0%。
以上方法中所用的羧基封端的尼龙预聚物是按照现有技术如US6590065B1所公开的方法制备的,具体的方法如下:将聚合单体、封端剂和引发剂水加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至200-240℃反应3-6个小时,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的尼龙预聚物。其中聚合单体和封端剂的质量之比为5.94-26.32:1;所用引发剂水为聚合单体质量的3~5wt%;所用的聚合单体为己内酰胺、11-氨基十一酸、十二内酰胺、尼龙66盐、尼龙610盐、尼龙612盐或尼龙1010盐中的任一种,且其中己内酰胺和十二内酰胺用作聚合单体时才需要引发剂水的存在;所用的封端剂为己二酸或对苯二甲酸。
以上方法中所用的羟基封端聚醚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇或者聚四氢呋喃二元醇中的任一种,其数均分子量(Mn)为400-2000。
以上方法中所用的含磷二元醇类单体为以下结构式中的任一种:
以上方法中所用的羧基封端的含磷尼龙预聚物是由如下方法制备的:
将聚合单体、封端剂和阻燃单元加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至220-240℃反应4至6个小时,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物。其中所用聚合单体和阻燃单元的质量之和与封端剂的质量之比为5.94-26.32:1;所用阻燃单元占聚合单体和阻燃单元的质量之和的5.33~17.50%;所用的聚合单体为己内酰胺、11-氨基十一酸或十二内酰胺、尼龙66盐、尼龙610盐、尼龙612盐或尼龙1010盐中的任一种;所用的封端剂为己二酸或对苯二甲酸;所用的阻燃单元为含磷二元酰胺盐,其通常由含磷二元酸类单体和己二胺反应制备得到,其制备方法如下:
将己二胺在0-10℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔量的含磷二元酸类单体,然后升温至60-70℃反应回流2-5小时;再待其冷却过滤,收集固体于80℃真空烘箱干燥24小时。其中所用的含磷二元酸类单体为以下结构式中的任一种:
以上方法中所用的催化剂为聚酯化反应所用的催化剂,通常为醋酸锌、醋酸锰、醋酸钴、三氧化二锑、乙二醇锑、钛酸酯和有机锡中的任一种。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1、由于本发明提供的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体已将含磷反应型阻燃剂经共聚嵌入到了热塑性尼龙弹性体的分子链中,因而不仅填补了该领域的空白,且这种方式相比于物理共混的方式来说,阻燃剂的阻燃效率持久性好,且不存在阻燃剂迁移问题,可以实现低含量下的有效阻燃。
2、由于本发明提供的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体为多嵌段共聚物,可以对其中的软段、硬段和阻燃剂三者之间的比例进行调控,因而可以实现本征阻燃热塑性尼龙弹性体的阻燃性能和机械性能之间的有效调控,尤其是还可以通过添加阻燃单元对本征阻燃热塑性尼龙弹性体的机械性能有效调控,以在达到高效阻燃的前提下同时满足不同应用领域对于热塑性尼龙弹性体的不同机械性能需求。
3、由于本发明提供的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体中含有尼龙链段,其与尼龙树脂的结构相似,因而可以直接用作尼龙树脂的阻燃增韧剂,使之在改善材料力学性能的同时提升材料的阻燃性能。
4、由于本发明提供的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体一方面以尼龙作为硬段,故而其具有优异的热稳定性和一定的耐高温能力,能适用于高温环境;另一方面以玻璃化温度较低的聚醚多元醇作为软段,故而其具有耐低温能力,能承受冬季室外的低温环境。
5、本发明提供的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法简单,原料易得,有利于扩大生产。
附图说明
图1为本发明实施例2所制备的羧基封端的尼龙预聚物的核磁氢谱图,其中2.46ppm处出现的峰归属于封端剂己二酸上亚甲基的特征峰,2.66ppm处出现的峰对应于预聚物重复单元的亚甲基特征峰;通过后者的峰面积与前者的峰面积之比以及结合封端剂和聚合单体己内酰胺的相对分子质量可以计算得到预聚物分子量Mn=15.10(≈15)×113+1.00×146=1841(≈2000)。
图2为本发明实施例2所制备的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体经提纯后的核磁氢谱图。
图3为对比例1所制备的热塑性尼龙弹性体经提纯后的核磁氢谱图。
对比图3可见,图2在6.5~8.5ppm之间出现苯环的核磁氢谱峰,表明含磷反应型阻燃剂通过共聚已成功引入(Ⅰ)类型含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体分子链中。
图4为本发明实施例2所制备的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体经提纯后的31P核磁谱图。该谱图的结果可以进一步说明含磷反应型阻燃剂通过共聚已成功引入[Ⅰ]类型本征阻燃热塑性尼龙弹性体分子链中。
图5为本发明实施例2所制备的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的差式扫描量热(DSC)测试图线。从图中可以看出所制备的本征阻燃热塑性尼龙弹性体的熔点为198.8℃且熔程较宽,说明材料易于加工。
图6为本发明实施例39所制备的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体经提纯后的31P核磁谱图。该谱图的结果说明含磷反应型阻燃剂通过共聚已成功引入[Ⅱ]类型本征阻燃热塑性尼龙弹性体分子链中。
图7为本发明实施例39所制备的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的热稳定测试曲线图。从图中可以看出含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的初始分解温度(T5%)能够达到374℃,说明材料具有较高的热稳定性。
图8为本发明实施例39所制备的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的动态力学热分析测试中损耗因子变化的测试图。从图中可以看出含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的玻璃化温度为-32.68℃,表明材料具有耐低温能力,能承受冬季室外的低温环境。
图9为本发明实施例39所制备的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的动态力学热分析测试中储能模量随温度变化的测试图。从图中可以看出其在150℃时仍能维持高于100MPa的储能模量,表明材料具有一定的耐高温能力,能适用于高温环境。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制,如果该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整,仍属于本发明保护范围。
值得说明的是:1)以下实施例和实施对比例制备的尼龙弹性体的极限氧指数测试是按照ASTM D2863-97测试标准采用HC-2C氧指数仪进行测试的,样条尺寸:120×6.5×3.2mm3。2)以下实施例和实施对比例制备的尼龙弹性体的UL-94垂直燃烧测试是按照ASTMD2863-97测试标准采用CZF-2垂直燃烧测试仪进行测试的,样条尺寸:120×3.2×3.2mm3。3)以下实施例和实施对比例制备的尼龙弹性体的拉伸性能测试是按照GB/T1040-92测试标准采用CMT 4104型万能材料试验机(深圳新三思材料检测有限公司)进行测试的,试样类型:Ⅱ型试样,拉伸速率:50mm min-1。
实施例1
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至240℃反应4h,进行己内酰胺的开环缩聚,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入13.69g聚乙二醇(Mn=1000)、0.78gDOPO-HQ和0.14g催化剂钛酸四丁酯,于氮气保护下升温至240℃反应2h,然后升温至260℃反应1h,最后升温到280℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为27.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到751%和36.52MPa。
实施例2
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.88g聚乙二醇(Mn=1000)、1.04gDOPO-HQ和0.13g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到608%和32.37MPa。
实施例3
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚乙二醇(Mn=1000)、1.31gDOPO-HQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到468%和27.33MPa。
实施例4
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入27.68g聚乙二醇(Mn=1000)、2.24gDOPO-HQ和0.11g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.9,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到952%和15.89MPa。
实施例5
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚乙二醇(Mn=1000)、2.80gDOPO-HQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到814%和15.02MPa。
实施例6
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入22.48g聚乙二醇(Mn=1000)、3.93gDOPO-HQ和0.09g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为36.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到531%和13.57MPa。
实施例7
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至240℃反应5h,进行己内酰胺的开环缩聚,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入11.07g聚乙二醇(Mn=400)、2.24g DOPO-HQ和0.11g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为31.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到747%和30.42MPa。
实施例8
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入10.37g聚乙二醇(Mn=400)、2.80g DOPO-HQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.2,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到611%和26.12MPa。
实施例9
将30g己内酰胺、1.14g己二酸和1.5ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法,将时间延长至5h进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入5.47g聚乙二醇(Mn=1000)、0.76gDOPO-HQ和0.16g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为28.1,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到355%和44.77MPa。
实施例10
将30g己内酰胺、1.14g己二酸和1.5ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法,将时间延长至5h进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入11.71g聚乙二醇(Mn=2000)、0.63g DOPO-HQ和0.18g催化剂钛酸四丁酯,于氮气保护下升温至240℃反应1.5h,然后升温至260℃反应1h,最后升温到280℃并缓慢抽真空到100Pa反应4h。将得到的产物按实施例1的方法后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为28.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到519%和30.44MPa。
实施例11
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入27.67g聚乙二醇(Mn=1000)、2.85gDOPO-HQ-HE和0.11g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为29.3,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到873%和15.33MPa。
实施例12
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚乙二醇(Mn=1000)、3.57gDOPO-HQ-HE和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.6,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到798%和15.13MPa。
实施例13
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚乙二醇(Mn=1000)、1.66gDOPO-HQ-HE和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为31.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到479%和25.63MPa。
实施例14
将30g己内酰胺、1.14g己二酸和1.5ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入5.86g聚乙二醇(Mn=1000)、0.80g含磷单体DOPO-HQ-HE和0.18g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到386%和40.41MPa。
实施例15
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚乙二醇(Mn=1000)、3.23g DOPONQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为34.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到835%和15.79MPa。
实施例16
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚乙二醇(Mn=1000)、1.51gDOPONQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到489%和26.37MPa。
实施例17
将30g己内酰胺、1.14g己二酸和1.5ml水一起加入聚合容器中,,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入5.47g聚乙二醇(Mn=1000)、0.88gDOPONQ和0.16g催化剂钛酸四丁酯,按实施例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为28.6,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到350%和41.99MPa。
实施例18
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚丙二醇(Mn=1000)、1.31gDOPO-HQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应3h,然后升温240℃反应1h,最后升温到260℃并缓慢抽真空到100Pa反应2.5h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到499%和26.87MPa。
实施例19
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚丙二醇(Mn=1000)、1.66gDOPO-HQ-HE和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例18的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.4,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到513%和27.02MPa。
实施例20
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚丙二醇(Mn=1000)、1.51gDOPONQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例18的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到493%和26.62MPa。
实施例21
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、1.31gDOPO-HQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应1.5h,然后升温230℃反应3h,最后升温到250℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.8,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到534%和25.81MPa。
实施例22
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、1.66gDOPO-HQ-HE和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例21的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.9,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到567%和26.03MPa。
实施例23
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、1.51gDOPONQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例21的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为34.4,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到558%和26.00MPa。
实施例24
将30g11-氨基十一酸和2.35g己二酸一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至220℃缩聚反应6h,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚乙二醇(Mn=1000)、1.31g DOPO-HQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,于氮气保护下升温至230℃反应2h,然后升温至250℃反应1.5h,最后升温到260℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到545%和21.59MPa。
实施例25
将30g11-氨基十一酸和2.35g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚乙二醇(Mn=1000)、1.66g DOPO-HQ-HE和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例24的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.9,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到572%和23.02MPa。
实施例26
将30g11-氨基十一酸和2.35g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.08g聚乙二醇(Mn=1000)、1.51g DOPONQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例24的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为31.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到505%和20.96MPa。
实施例27
将30g11-氨基十一酸和5.05g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚丙二醇(Mn=1000)、2.80g DOPO-HQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,于氮气保护下升温至230℃反应1.5h,然后升温至240℃反应2h,最后升温到250℃并缓慢抽真空到100Pa反应2.5h。将得到的产物用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为31.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到505%和20.96MPa。
实施例28
将30g11-氨基十一酸和5.05g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚丙二醇(Mn=1000)、3.57g DOPO-HQ-HE和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例27的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为31.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到800%和14.21MPa。
实施例29
将30g11-氨基十一酸和5.05g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚丙二醇(Mn=1000)、3.23g DOPONQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例27的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到750%和14.11MPa。
实施例30
将30g11-氨基十一酸和5.05g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、2.80g DOPO-HQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例27的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为31.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到860%和14.60MPa。
实施例31
将30g11-氨基十一酸和5.05g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、3.57gDOPO-HQ-HE和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例27的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到890%和15.20MPa。
实施例32
将30g11-氨基十一酸和5.05g己二酸一起加入聚合容器中,按实施例24的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入25.94g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、3.23g DOPONQ和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例27的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到780%和14.09MPa。
实施例33
将30g十二内酰胺、2.35g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至200℃缩聚反应3h,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入11.27g聚乙二醇(Mn=1000)、1.57g DOPO-HQ和0.17g催化剂钛酸四丁酯,于氮气保护下升温至200℃反应2h,然后升温至220℃反应1h,最后升温到240℃并缓慢抽真空到100Pa反应3h。将得到的产物用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为34.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到530%和17.65MPa。
实施例34
将30g十二内酰胺、2.35g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例33的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入11.27g聚乙二醇(Mn=1000)、1.99g DOPO-HQ-HE和0.17g催化剂钛酸四丁酯,按实施例33的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.3,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到485%和17.12MPa。
实施例35
将30g十二内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例33的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入22.21g聚乙二醇(Mn=1000)、3.88g DOPONQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例33的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为35.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到682%和13.51MPa。
实施例36
将30g十二内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例33的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入24.21g聚丙二醇(Mn=1000)、3.36g DOPO-HQ和0.12g催化剂钛酸四丁酯,按实施例33的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为34.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到730%和14.10MPa。
实施例37
将30g十二内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例33的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入22.48g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、4.99gDOPO-HQ-HE和0.11g催化剂钛酸四丁酯,按实施例33的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为36.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到569%和12.99MPa。
实施例38
将30g十二内酰胺、2.35g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施例33的方法进行缩聚反应制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入10.46g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)、2.11g DOPONQ和0.16g催化剂钛酸四丁酯,按实施例33的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为36.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到498%和12.57MPa。
实施例39
将3.5g己二胺(HMDA)在0℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流2h;再待其冷却过滤、少量乙醇洗涤,收集固体于80℃真空烘箱干燥24小时,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将28.40g己内酰胺、2.35g己二酸和1.60gDDP-HMDA一起加入聚合容器中;在氮气的保护下升温至240℃反应6h,进行己内酰胺的开环缩聚;最后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.1g聚乙二醇(Mn=1000)和0.13g催化剂钛酸四丁酯,升温至240℃反应2h,然后升温260℃反应1h,最后升温到280℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为28.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到402%和19.40MPa
实施例40
将3.5g己二胺(HMDA)在10℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流3h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将28.60g己内酰胺、5.05g己二酸和1.60gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例39的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚乙二醇(Mn=1000)和0.10g催化剂钛酸四丁酯,按实施例39的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为29.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到641%和14.67MPa。
实施例41
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流4h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将27.60g己内酰胺、1.14g己二酸和2.40gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例39的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入7.81g聚乙二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,按实施例39的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为27.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到379%和40.60MPa。
实施例42
将3.5g己二胺(HMDA)在10℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流4h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将28.40g己内酰胺、5.05g己二酸和1.60gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例39的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入13.84g聚乙二醇(Mn=400)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,按实施例39的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为28.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到416%和27.52MPa。
实施例43
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至65℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将28.40g己内酰胺、2.35g己二酸和1.60gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例39的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入32.19g聚乙二醇(Mn=2000)和0.10g催化剂钛酸四丁酯,升温至240℃反应1.5h,然后升温260℃反应1h,最后升温到280℃并缓慢抽真空到100Pa反应5h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为29.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到509%和21.60MPa。
实施例44
将3.5g己二胺(HMDA)在0℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至65℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将28.40g己内酰胺、2.35g己二酸和1.60gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例39的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚丙二醇(Mn=1000)和0.11g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应2h,然后升温240℃反应1.5h,最后升温到260℃并缓慢抽真空到100Pa反应3h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为28.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到537%和20.95MPa。
实施例45
将3.5g己二胺(HMDA)在10℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至70℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将28.40g己内酰胺、2.35g己二酸和1.60gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例39的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)和0.08g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应1.5h,然后升温230℃反应2h,最后升温到250℃并缓慢抽真空到100Pa反应3h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为28.8,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到562%和21.42MPa。
实施例46
将3.5g己二胺(HMDA)在3℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将27.60g11-氨基十一酸、5.05g己二酸和2.40gDDP-HMDA一起加入聚合容器中;在氮气的保护下升温至240℃反应4h,进行己内酰胺的开环缩聚;最后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入13.84g聚乙二醇(Mn=400)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,升温至230℃反应3h,然后升温240℃反应1h,最后升温到260℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到475%和26.90MPa。
实施例47
将3.5g己二胺(HMDA)在7℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将26.80g 11-氨基十一酸、5.05g己二酸和3.20gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例46的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚丙二醇(Mn=1000)和0.10g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应2h,然后升温230℃反应1h,最后升温到250℃并缓慢抽真空到100Pa反应4h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到433%和12.74MPa。
实施例48
将3.5g己二胺(HMDA)在10℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将27.60g 11-氨基十一酸、2.35g己二酸和2.4gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例46的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)和0.08g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应2h,然后升温230℃反应1.5h,最后升温到240℃并缓慢抽真空到100Pa反应5h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到528%和19.10MPa。
实施例49
将3.5g己二胺(HMDA)在10℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至65℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将27.60g十二内酰胺、5.05g己二酸和2.4gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至220℃反应6h,进行己内酰胺的开环缩聚;最后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚乙二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应2h,然后升温240℃反应1h,最后升温到250℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到506%和14.12MPa。
实施例50
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将26.80g十二内酰胺、2.35g己二酸和3.2gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例49的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚丙二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,升温至210℃反应2h,然后升温230℃反应1.5h,最后升温到240℃并缓慢抽真空到100Pa反应3h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到412%和15.30MPa。
实施例51
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的DDP,然后升温至60℃反应回流2h;按实施例39的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐DDP-HMDA。
将26.80g十二内酰胺、2.35g己二酸和3.2gDDP-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例49的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,升温至200℃反应1.5h,然后升温220℃反应3h,最后升温到240℃并缓慢抽真空到100Pa反应3h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.2,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到450%和15.66MPa。
实施例52
将3.5g己二胺(HMDA)在0℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流5h;再待其冷却过滤、少量乙醇洗涤,收集固体于80℃真空烘箱干燥24小时,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将26.50g己内酰胺、2.35g己二酸和3.50gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中;在氮气的保护下升温至240℃反应6h,进行己内酰胺的开环缩聚;最后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.1g聚乙二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,升温至240℃反应2h,然后升温260℃反应1h,最后升温到280℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为32.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到401%和21.23MPa。
实施例53
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流5h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将27.37g己内酰胺、5.05g己二酸和2.63gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例52的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合瓶中加入34.59g聚乙二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,按实施例52的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为30.8,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到751%和13.03MPa。
实施例54
将3.5g己二胺(HMDA)在10℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流5h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将24.75g己内酰胺、5.05g己二酸和5.25gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例52的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚乙二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,按实施例52的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为38.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到398%和10.52MPa。
实施例55
将3.5g己二胺(HMDA)在7℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流4h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将26.50g己内酰胺、1.14g己二酸和3.5gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中;按实施例52的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入7.81g聚乙二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,按实施例52的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为27.4,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到341%和36.57MPa。
实施例56
将3.5g己二胺(HMDA)在4℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流5h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将26.50g己内酰胺、5.05g己二酸和3.5gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中;按实施例52的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚丙二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应2h,然后升温240℃反应1.5h,最后升温到260℃并缓慢抽真空到100Pa反应3h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.7,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到605%和12.60MPa。
实施例57
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流5h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将25.62g 11-氨基十一酸、5.05g己二酸和4.38gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至240℃反应4h,进行己内酰胺的开环缩聚;最后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚乙二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,升温至230℃反应3h,然后升温240℃反应1h,最后升温到260℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为35.3,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到523%和11.95MPa。
实施例58
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流5h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将24.75g 11-氨基十一酸、5.05g己二酸和5.25gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例57的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应2h,然后升温230℃反应1.5h,最后升温到240℃并缓慢抽真空到100Pa反应5h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为37.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到434%和10.76MPa。
实施例59
将3.5g己二胺(HMDA)在5℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至70℃反应回流5h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将25.62g十二内酰胺、2.35g己二酸和4.38gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至220℃反应6h,进行己内酰胺的开环缩聚;最后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入12.88g聚乙二醇(Mn=800)和0.13g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应2h,然后升温240℃反应1h,最后升温到250℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为33.5,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到473%和20.03MPa。
实施例60
将3.5g己二胺(HMDA)在2℃下完全溶解于乙醇溶剂中,在搅拌下加入等摩尔比的CEPPA,然后升温至65℃反应回流5h;实施例52的方法进行后处理,得到含磷的二元酰胺盐CEPPA-HMDA。
将25.62g十二内酰胺、5.05g己二酸和4.38gCEPPA-HMDA一起加入聚合容器中,按实施例59的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的含磷尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.59g聚丙二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,升温至210℃反应2h,然后升温230℃反应1.5h,最后升温到240℃并缓慢抽真空到100Pa反应3h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。。
该含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为35.0,能通过UL-94垂直燃烧V-0级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到550%和12.08MPa。
实施对比例1
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至240℃反应4h,进行己内酰胺的开环缩聚,最后增大氮气流量以除去反应后期的水分,得到羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚乙二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,升温至240℃反应2h,然后升温260℃反应1h,最后升温到280℃,缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该热塑性尼龙弹性体的极限氧指数为23.0,能通过垂直燃烧V-2级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到461%和27.00MPa。
实施对比例2
将30g己内酰胺、5.05g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施对比例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入34.56g聚乙二醇(Mn=1000)和0.14g催化剂钛酸四丁酯,按实施对比例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该热塑性尼龙弹性体的极限氧指数为24.0,能通过垂直燃烧V-2级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到723%和14.25MPa。
实施对比例3
将30g己内酰胺、1.14g己二酸和1.5ml水一起加入聚合容器中,按实施对比例1的方法,延长反应时间至5h,进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入7.80g聚乙二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,按实施对比例1的方法进行酯化缩聚、后处理即可。
该热塑性尼龙弹性体的极限氧指数为22.7,垂直燃烧测试无级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到402%和47.75MPa。
实施对比例4
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和1.2ml水一起加入聚合容器中,按实施对比例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚丙二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应3h,然后升温240℃反应1h,最后升温到260℃并缓慢抽真空到100Pa反应2.5h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。熔融聚合,后处理即可。
该热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为23.5,能通过UL-94垂直燃烧V-2级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到484%和25.67MPa。
实施对比例5
将30g己内酰胺、2.35g己二酸和0.9ml水一起加入聚合容器中,按实施对比例1的方法进行己内酰胺的开环缩聚制备羧基封端的尼龙预聚物。
向上述聚合容器中加入16.10g聚四氢呋喃二醇(Mn=1000)和0.16g催化剂钛酸四丁酯,升温至220℃反应1.5h,然后升温230℃反应3h,最后升温到250℃并缓慢抽真空到100Pa反应2h。将得到的产物敲碎用沸水萃取8h,每小时换一次水;然后将产物先用鼓风烘箱预干燥,最后用真空烘箱80℃干燥12h。
该热塑性尼龙弹性体的极限氧指数LOI为23.7,能通过UL-94垂直燃烧V-2级,断裂伸长率和拉伸强度分别能够达到499%和25.23MPa。
Claims (7)
2.一种权利要求1所述含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法中由羧基封端的尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇和含磷二元醇类单体经熔融共聚反应得到结构通式[Ⅰ]表示的尼龙弹性体或者由羧基封端的含磷尼龙预聚物和羟基封端聚醚多元醇经熔融共聚反应得到结构通式[Ⅱ]表示的尼龙弹性体。
3.根据权利要求2所述的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法具体的工艺步骤和条件如下:
将羧基封端的尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇和含磷二元醇类单体以及催化剂加入聚合容器中,于氮气的保护下升温至200-240℃反应1.5-3小时,然后再升温至220-260℃反应1-3小时,最后升温至240-280℃并抽真空到100Pa以下反应2-4小时,即可得到结构通式[Ⅰ]的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体,其中羧基封端的尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇和含磷二元醇类单体的用量按摩尔比计为1:(0.65-0.85):(0.35-0.15),催化剂的用量为羟基封端聚醚多元醇质量的0.4~3.0%。
4.根据权利要求2所述的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法具体的工艺步骤和条件如下:
将羧基封端的含磷尼龙预聚物、羟基封端聚醚多元醇加入聚合容器中,于氮气的保护下升温至200-240℃,同时加入催化剂并反应1.5-3小时,然后再升温至220-260℃反应1-3小时,最后升温至240-280℃并抽真空到100Pa以下反应2-5小时,即可得到结构通式[Ⅱ]的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体,其中羟基封端聚醚多元醇的用量与羧基封端的含磷尼龙预聚物的用量按摩尔比计为1:1;催化剂的用量为羟基封端聚醚多元醇质量的0.3~2.0%。
5.根据权利要求2或3所述的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法中所用的羧基封端的尼龙预聚物是按照这样的方法制备的:将聚合单体、封端剂和引发剂水加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至200-240℃反应3-6个小时,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的尼龙预聚物,其中聚合单体和封端剂的质量之比为5.94-26.32:1,所用引发剂水为聚合单体质量的3~5wt%,所用的聚合单体为己内酰胺、11-氨基十一酸、十二内酰胺、尼龙66盐、尼龙610盐、尼龙612盐或尼龙1010盐中的任一种,且其中己内酰胺和十二内酰胺用作聚合单体时才需要引发剂水的存在,所用的封端剂为己二酸或对苯二甲酸;所用的羟基封端聚醚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇或者聚四氢呋喃二元醇中的任一种,其数均分子量为400-2000;所用的含磷二元醇类单体为以下结构式中的任一种:
6.根据权利要求2或4所述的含磷本征阻燃热塑性尼龙弹性体的制备方法,该方法中所用的羧基封端的含磷尼龙预聚物是由如下方法制备的:
将聚合单体、封端剂和阻燃单元加入聚合容器中,在氮气的保护下升温至220-240℃反应4-6小时,然后除去反应后期的水分即可得到羧基封端的含磷尼龙预聚物;其中所用聚合单体和阻燃单元的质量之和与封端剂的质量之比为5.94-26.32:1;所用阻燃单元占聚合单体和阻燃单元的质量之和的5.33~17.50%。
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