CN111518316A - 环保塑料阻燃剂、制备方法及其在塑料中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保塑料阻燃剂、制备方法及其在塑料中的应用，所述环保塑料阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：步骤一：磷系阻燃剂与水混合，得到分散液A；步骤二：将壳聚糖溶液与分散液A混合，离心、过滤，洗涤，再加水混合，得到分散液B；步骤三：将海藻酸溶液与分散液B混合，离心、过滤，洗涤，真空干燥，研磨成粉。本发明在水溶液体系中以磷系阻燃剂为核心，与壳聚糖、海藻酸通过自组装在磷系阻燃剂之上形成壳体得到环保塑料阻燃剂；能够有效防止可燃物气体的逸出、有效隔绝了塑料特别是PET的热氧侵蚀，抑制塑料分解燃烧，提高阻燃性能。

Description

环保塑料阻燃剂、制备方法及其在塑料中的应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及环保塑料阻燃剂、制备方法及其在塑料中的应用。
背景技术
大多数塑料具可燃性。随着塑料在建筑、家具、交通、航空、航天、电器等方面的广泛应用，提高塑料的阻燃性已成为十分迫切的课题。通过再塑料中添加塑料阻燃剂成为一种主流选择。
塑料阻燃剂主要有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂及其他阻燃剂等。
卤系阻燃剂是最早的树脂用阻燃剂，但由于卤系阻燃剂在燃烧时会产生腐蚀性气体卤化氢及多溴代二苯并呋喃等致癌物质，严重损害了人体健康。
磷作为对树脂最有效的阻燃元素之一，有多种多磷系阻燃剂用于树脂阻燃领域，可分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂；无机磷系阻燃剂主要有红磷、磷酸盐等；有机磷系阻燃剂主要有磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机次膦酸金属盐等。
但磷系阻燃剂也存在挥发性大、热稳定性差、与树脂的相容性差等缺点。除此之外，塑料阻燃剂往往填加量较大，进一步影响树脂的流动性、加工性和其他物化性能。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种环保塑料阻燃剂的制备方法。
本发明在水溶液体系中以磷系阻燃剂为核心，与壳聚糖、海藻酸通过自组装在磷系阻燃剂之上形成壳体得到环保塑料阻燃剂；壳聚糖与海藻酸形成的壳体增加了磷系阻燃剂表面的碳含量，高温条件下壳聚糖与海藻酸中的多羟基结构易脱水形成残炭，而磷系阻燃剂中的磷酸、聚磷酸盐等进一步加速了脱水和碳化作用，从而形成更加致密的残碳层，这种防护碳层防止可燃物气体的逸出、有效隔绝了塑料特别是PET的热氧侵蚀，抑制塑料分解燃烧，提高阻燃性能。
具体技术方案如下：
一种环保塑料阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤一：磷系阻燃剂与水混合，得到分散液A；
步骤二：将壳聚糖溶液与分散液A混合，离心、过滤，洗涤，再加水混合，得到分散液B；
步骤三：将海藻酸溶液与分散液B混合，离心、过滤，洗涤，真空干燥，研磨成粉。
优选的，一种环保塑料阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤一：磷系阻燃剂与水混合，所述磷系阻燃剂与水的质量比为(1～50):400，得到分散液A；
步骤二：将壳聚糖溶液与分散液A混合，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，洗涤，再加水混合，所述磷系阻燃剂与水的质量比为(1～50):400，得到分散液B；
步骤三：将海藻酸溶液与分散液B混合，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，洗涤，真空干燥，研磨成粉。
优选的，一种环保塑料阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：
步骤一：将磷系阻燃剂加入到去离子水中搅拌5～30min，搅拌速率100～150rpm，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为(1～50):400，得到分散液A；
步骤二：将壳聚糖溶液以0.5～5mL/min的速率加入到分散液A中搅拌1～30min，搅拌速率100～150rpm，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，用去离子水洗涤1～3次，再加入去离子水，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为(1～50):400，得到分散液B；
步骤三：将海藻酸溶液以0.5～5mL/min的速率加入到分散液B中搅拌1～30min，搅拌速率100～150rpm，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，用去离子水洗涤1～3次，50～100℃下真空干燥6～18h后研磨成粉末。
优选的，所述壳聚糖溶液由以下方法制备而成：将壳聚糖加入到0.2～2wt％乙酸水溶液中搅拌5～30min，搅拌速率100～150rpm，所述壳聚糖与0.2～2wt％乙酸水溶液的质量比为(1～10):200。
优选的，所述海藻酸溶液由以下方法制备而成：将海藻酸加入到0.2～2wt％氨水溶液中搅拌5～30min，搅拌速率100～150rpm，所述海藻酸与0.2～2wt％氨水溶液的质量比为(1～10):200。
优选的，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯、甲基膦酸二甲酯、2-羧乙基(苯基)次膦酸、二乙基次膦酸锌中至少一种。
进一步优选地，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的混合物，所述聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的质量比为(0.1～10):1。
本发明通过大量试验发现，采用聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯二者复配作为核壳型复合磷系阻燃剂的核心，协同增效，进一步提高了阻燃性能。聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯为核心的核壳型复合磷系阻燃剂在PET体系中，高温时作为不同的位点中心脱水成碳，互相补充，使防护碳层更加紧密稳定，抑制作用更强。
进一步优选地，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和二乙基次膦酸锌三者的混合物，所述聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和二乙基次膦酸锌的质量比为(0.1～10):1:(0.1～10)。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种环保塑料阻燃剂，采用上述方法制备而成。本发明的环保塑料阻燃剂为一种核壳型复合磷系阻燃剂。
本发明再进一步，通过制备双壳型复合磷系阻燃剂，提高了磷系阻燃剂在塑料如PET体系中的分散性与相容性，新增的外壳使包裹在内的磷系阻燃剂核心与塑料如PET之间形成一个柔性链条，增加了彼此的界面结合作用，此外也增强了磷系阻燃剂的稳定性，塑料如PET树脂的阻燃性能得到进一步提高，还改善了塑料如PET树脂的力学性能。
具体的，一种环保塑料阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：
将上述制备的环保塑料阻燃剂即核壳型复合磷系阻燃剂加入到乙二醇中，所述核壳型复合磷系阻燃剂与乙二醇的质量比为(1～10):200，搅拌均匀，得到分散液W；
将分散液W、苯二甲酸、乙二醇锑加入反应釜混合，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1～1.33)；所述乙二醇锑与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000；进行酯化反应；
酯化结束后，抽真空，进行预缩聚反应，再进行缩聚反应1.5～3.5h；冷却，洗涤，真空干燥，研磨。
优选的，一种环保塑料阻燃剂的制备方法，包括下述步骤：
将上述制备的环保塑料阻燃剂即核壳型复合磷系阻燃剂加入到乙二醇中，所述核壳型复合磷系阻燃剂与乙二醇的质量比为(1～10):200，20～50℃超声搅拌5～10min，超声频率20～80kHz，搅拌速率100～150rpm，得到分散液W；将分散液W、苯二甲酸、乙二醇锑加入反应釜混合，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1～1.33)；所述乙二醇锑与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000；向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度245～265℃，酯化压力0.10～0.20MPa，搅拌桨转速为25～45r/min，酯化时间为2.5～5.5h；酯化结束后，开始抽真空，在压力2650～3300Pa、温度270～280℃下进行预缩聚反应50～85min；在温度280～310℃，真空压力45～85Pa下进行缩聚反应1.5～3.5h；室温冷却，用无水乙醇抽滤洗涤，80～100℃真空干燥4～6h，研磨。
本发明还提供一种环保塑料阻燃剂，采用上述方法制备而成。本发明的环保塑料阻燃剂为一种双壳型复合磷系阻燃剂。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种环保塑料阻燃剂在塑料中的应用。
本发明还提供了一种阻燃塑料，包括0.2-10wt％上述环保塑料阻燃剂。
本发明的有益效果：本发明采用环保塑料阻燃剂即核壳型复合磷系阻燃剂提高了塑料如PET树脂的阻燃性能；本发明在水溶液体系中以磷系阻燃剂为核心，与壳聚糖、海藻酸通过自组装在磷系阻燃剂之上形成壳体得到核壳型复合磷系阻燃剂；壳聚糖与海藻酸形成的壳体增加了磷系阻燃剂表面的碳含量，高温条件下壳聚糖与海藻酸中的多羟基结构易脱水形成残炭，而磷系阻燃剂中的磷酸、聚磷酸盐等进一步加速了脱水和碳化作用，从而形成更加致密的残碳层，这种防护碳层防止可燃物气体的逸出、有效隔绝了塑料如PET的热氧侵蚀，抑制塑料如PET分解燃烧，提高阻燃性能；然而阻燃剂的加入在增强塑料如PET阻燃性能的同时在一定程度上导致力学性能的下降，本发明进一步通过制备双壳型复合磷系阻燃剂，提高了磷系阻燃剂在塑料如PET体系中的分散性与相容性，新增的外壳使包裹在内的磷系阻燃剂核心与塑料如PET之间形成一个柔性链条，增加了彼此的界面结合作用，此外也增强了磷系阻燃剂的稳定性，塑料如PET树脂的阻燃性能得到进一步提高，还改善了塑料如PET树脂的力学性能。
具体实施方式
本发明实施例中部分物质的具体参数如下：
对苯二甲酸，CAS：100-21-0，纯度：99％，购于南通润丰石油化工有限公司。
乙二醇，CAS：107-21-1，纯度：99.9％，购于山东创赢化工有限公司。
乙二醇锑，CAS：29736-75-2，纯度：98％，购于科工化(北京)化学技术有限公司。
聚磷酸铵，CAS：14728-39-3，P含量：31wt％～32wt％，DP>1000，购于济南金盈泰化工有限公司。
磷酸三甲苯酯，CAS：1330-78-5，纯度：99.5％，购于合肥天健化工有限公司。
壳聚糖，CAS：9012-76-4，脱乙酰度≥95％，粘度50～200mpa.s，购于大连美仑生物技术有限公司。
海藻酸，CAS：9005-32-7，来源于褐藻，购于上海吉至生化科技有限公司。
对比例1
一种PET树脂，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂；
所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15；
所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为1.37:5000，所述催化剂为乙二醇锑。
上述PET树脂由以下方法制备而成：
Y1酯化阶段：将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂加入反应釜混合，向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度252℃，酯化压力0.15MPa，搅拌桨转速为35r/min，酯化时间为3.2h；
Y2预聚阶段：酯化结束后，开始抽真空，在压力2750Pa、温度272℃下进行预缩聚反应58min；
Y3缩聚阶段：在温度283℃，真空压力68Pa下进行缩聚反应1.6h，制得阻燃PET树脂。
实施例1
一种阻燃PET树脂，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；
所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15；
所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为1.37:5000，所述催化剂为乙二醇锑；
所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为8.5:1；
所述阻燃剂为聚磷酸铵。
上述阻燃PET树脂由以下方法制备而成：
Y1酯化阶段：将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂加入反应釜混合，向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度252℃，酯化压力0.15MPa，搅拌桨转速为35r/min，酯化时间为3.2h；
Y2预聚阶段：酯化结束后，开始抽真空，在压力2750Pa、温度272℃下进行预缩聚反应58min；
Y3缩聚阶段：在温度283℃，真空压力68Pa下进行缩聚反应1.6h，制得阻燃PET树脂。
实施例2
一种阻燃PET树脂，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；
所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15；
所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为1.37:5000，所述催化剂为乙二醇锑；
所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为8.5:1；
所述阻燃剂为核壳型复合磷系阻燃剂。
上述核壳型复合磷系阻燃剂由以下方法制备而成：
将磷系阻燃剂加入到去离子水中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液A；将壳聚糖溶液以2mL/min的速率加入到分散液A中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，再加入去离子水，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液B；将海藻酸溶液以2mL/min的速率加入到分散液B中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，80℃下真空干燥12h后研磨成粉末；
所述壳聚糖溶液由以下方法制备而成：将壳聚糖加入到1wt％乙酸水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述壳聚糖与1wt％乙酸水溶液的质量比为2:200；
所述海藻酸溶液由以下方法制备而成：将海藻酸加入到1wt％氨水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述海藻酸与1wt％氨水溶液的质量比为2:200；
所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵。
上述阻燃PET树脂由以下方法制备而成：
Y1酯化阶段：将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂加入反应釜混合，向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度252℃，酯化压力0.15MPa，搅拌桨转速为35r/min，酯化时间为3.2h；
Y2预聚阶段：酯化结束后，开始抽真空，在压力2750Pa、温度272℃下进行预缩聚反应58min；
Y3缩聚阶段：在温度283℃，真空压力68Pa下进行缩聚反应1.6h，制得阻燃PET树脂。
实施例3
一种阻燃PET树脂，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；
所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15；
所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为1.37:5000，所述催化剂为乙二醇锑；
所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为8.5:1；
所述阻燃剂为核壳型复合磷系阻燃剂。
上述核壳型复合磷系阻燃剂由以下方法制备而成：
将磷系阻燃剂加入到去离子水中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液A；将壳聚糖溶液以2mL/min的速率加入到分散液A中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，再加入去离子水，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液B；将海藻酸溶液以2mL/min的速率加入到分散液B中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，80℃下真空干燥12h后研磨成粉末；
所述壳聚糖溶液由以下方法制备而成：将壳聚糖加入到1wt％乙酸水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述壳聚糖与1wt％乙酸水溶液的质量比为2:200；
所述海藻酸溶液由以下方法制备而成：将海藻酸加入到1wt％氨水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述海藻酸与1wt％氨水溶液的质量比为2:200；
所述磷系阻燃剂为磷酸三甲苯酯。
上述阻燃PET树脂由以下方法制备而成：
Y1酯化阶段：将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂加入反应釜混合，向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度252℃，酯化压力0.15MPa，搅拌桨转速为35r/min，酯化时间为3.2h；
Y2预聚阶段：酯化结束后，开始抽真空，在压力2750Pa、温度272℃下进行预缩聚反应58min；
Y3缩聚阶段：在温度283℃，真空压力68Pa下进行缩聚反应1.6h，制得阻燃PET树脂。
实施例4
一种阻燃PET树脂，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；
所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15；
所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为1.37:5000，所述催化剂为乙二醇锑；
所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为8.5:1；
所述阻燃剂为核壳型复合磷系阻燃剂。
上述核壳型复合磷系阻燃剂由以下方法制备而成：
将磷系阻燃剂加入到去离子水中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液A；将壳聚糖溶液以2mL/min的速率加入到分散液A中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，再加入去离子水，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液B；将海藻酸溶液以2mL/min的速率加入到分散液B中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，80℃下真空干燥12h后研磨成粉末；
所述壳聚糖溶液由以下方法制备而成：将壳聚糖加入到1wt％乙酸水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述壳聚糖与1wt％乙酸水溶液的质量比为2:200；
所述海藻酸溶液由以下方法制备而成：将海藻酸加入到1wt％氨水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述海藻酸与1wt％氨水溶液的质量比为2:200；
所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的混合物，所述聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的质量比为1:1。
上述阻燃PET树脂由以下方法制备而成：
Y1酯化阶段：将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂加入反应釜混合，向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度252℃，酯化压力0.15MPa，搅拌桨转速为35r/min，酯化时间为3.2h；
Y2预聚阶段：酯化结束后，开始抽真空，在压力2750Pa、温度272℃下进行预缩聚反应58min；
Y3缩聚阶段：在温度283℃，真空压力68Pa下进行缩聚反应1.6h，制得阻燃PET树脂。
实施例5
一种阻燃PET树脂，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；
所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15；
所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为1.37:5000，所述催化剂为乙二醇锑；
所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为8.5:1；
所述阻燃剂为双壳型复合磷系阻燃剂。
核壳型复合磷系阻燃剂由以下方法制备而成：
将磷系阻燃剂加入到去离子水中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液A；将壳聚糖溶液以2mL/min的速率加入到分散液A中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，再加入去离子水，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为20:400，得到分散液B；将海藻酸溶液以2mL/min的速率加入到分散液B中搅拌5min，搅拌速率120rpm，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为20:200，离心、过滤，用去离子水洗涤2次，80℃下真空干燥12h后研磨成粉末；
所述壳聚糖溶液由以下方法制备而成：将壳聚糖加入到1wt％乙酸水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述壳聚糖与1wt％乙酸水溶液的质量比为2:200；
所述海藻酸溶液由以下方法制备而成：将海藻酸加入到1wt％氨水溶液中搅拌20min，搅拌速率120rpm，所述海藻酸与1wt％氨水溶液的质量比为2:200；
所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的混合物，所述聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的质量比为1:1。
上述双壳型复合磷系阻燃剂由以下方法制备而成：将核壳型复合磷系阻燃剂加入到乙二醇中，所述核壳型复合磷系阻燃剂与乙二醇的质量比为7:200，25℃超声搅拌7min，超声频率40kHz，搅拌速率120rpm，得到分散液W；将分散液W、苯二甲酸、乙二醇锑加入反应釜混合，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.15；所述乙二醇锑与对苯二甲酸的质量比为1.37:5000；向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度252℃，酯化压力0.15MPa，搅拌桨转速为35r/min，酯化时间为3.2h；酯化结束后，开始抽真空，在压力2750Pa、温度272℃下进行预缩聚反应58min；在温度283℃，真空压力68Pa下进行缩聚反应1.6h；室温冷却，用无水乙醇抽滤洗涤，88℃真空干燥5.5h，研磨。
上述阻燃PET树脂由以下方法制备而成：
Y1酯化阶段：将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂加入反应釜混合，向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度252℃，酯化压力0.15MPa，搅拌桨转速为35r/min，酯化时间为3.2h；
Y2预聚阶段：酯化结束后，开始抽真空，在压力2750Pa、温度272℃下进行预缩聚反应58min；
Y3缩聚阶段：在温度283℃，真空压力68Pa下进行缩聚反应1.6h，制得阻燃PET树脂。
实施例6
实施例6与实施例5基本相同，磷系阻燃剂加入总量相同，唯一区别在于，配方不同：所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵和二乙基次膦酸锌的混合物，所述聚磷酸铵和二乙基次膦酸锌的质量比为1:1。
实施例7
实施例7与实施例5基本相同，磷系阻燃剂加入总量相同，唯一区别在于，配方不同：所述磷系阻燃剂为磷酸三甲苯酯和二乙基次膦酸锌的混合物，所述磷酸三甲苯酯和二乙基次膦酸锌的质量比为1:1。
实施例8
实施例8与实施例5基本相同，磷系阻燃剂加入总量相同，唯一区别在于，配方不同：所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和二乙基次膦酸锌三者的混合物，所述聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和二乙基次膦酸锌的质量比为1:1:1。
测试例1
测试指标为极限氧指数％，根据实验标准GB/T2406.2-2009对样品进行测试。试样形状为Ⅰ，长度100mm，宽度10mm，厚度4mm；点燃方法A，同一配方测试15根试样，取平均值。
表1阻燃PET树脂的阻燃性能测试表
极限氧指数(％)
对比例1 18.9
实施例1 23.2
实施例2 29.9
实施例3 28.4
实施例4 33.6
实施例5 34.3
实施例6 34.1
实施例7 33.8
实施例8 35.8
测试例2
按照GB/T2408-2008《塑料燃烧性能的测定》试验方法B：垂直燃烧试验进行，采用CZF-5水平垂直燃烧仪对试样进行UL-94垂直燃烧测试，同一配方测试5根试样，取平均值；t1是指试样的第一个余焰时间，单位为秒(s)；t2是指试样的第二个余焰时间，单位为秒(s)；tf是指总的余焰时间，单位为秒(s)。
表2阻燃PET树脂的UL-94垂直燃烧测试表
Figure BDA0002498283220000121
Figure BDA0002498283220000131
比较实施例1-4的测试数据，也可以直观看出：本发明在水溶液体系中以磷系阻燃剂为核心，与壳聚糖、海藻酸通过自组装在磷系阻燃剂之上形成壳体得到核壳型复合磷系阻燃剂；壳聚糖与海藻酸形成的壳体增加了磷系阻燃剂表面的碳含量，高温条件下壳聚糖与海藻酸中的多羟基结构易脱水形成残炭，而磷系阻燃剂中的磷酸、聚磷酸盐等进一步加速了脱水和碳化作用，从而形成更加致密的残碳层，这种防护碳层防止可燃物气体的逸出、有效隔绝了PET的热氧侵蚀，抑制PET分解燃烧，提高阻燃性能。
比较实施例2-4的测试数据，进一步直观看出：采用聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯二者复配作为核壳型复合磷系阻燃剂的核心，协同增效，进一步提高了阻燃性能。聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯为核心的核壳型复合磷系阻燃剂在PET体系中，高温时作为不同的位点中心脱水成碳，互相补充，使防护碳层更加紧密稳定，抑制作用更强。
测试例3
力学性能测试方法按照GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第三部分》进行，试样采用2型试样，长150mm、宽15mm，夹具间距离为100mm，拉伸速度100mm/min，同一配方测试纵向、横向试样各5条，取平均值。
表3阻燃PET树脂的力学性能测试
Figure BDA0002498283220000132
比较实施例4和5的测试数据，也可以直观看出：本发明进一步通过制备双壳型复合磷系阻燃剂，提高了磷系阻燃剂在PET体系中的分散性与相容性，新增的外壳使包裹在内的磷系阻燃剂核心与PET之间形成一个柔性链条，增加了彼此的界面结合作用，此外也增强了磷系阻燃剂的稳定性，PET树脂的阻燃性能得到进一步提高，还改善了PET树脂的力学性能。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种环保塑料阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：磷系阻燃剂与水混合，得到分散液A；
步骤二：将壳聚糖溶液与分散液A混合，离心、过滤，洗涤，再加水混合，得到分散液B；
步骤三：将海藻酸溶液与分散液B混合，离心、过滤，洗涤，真空干燥，研磨成粉。
2.如权利要求1所述的环保塑料阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：磷系阻燃剂与水混合，所述磷系阻燃剂与水的质量比为(1～50):400，得到分散液A；
步骤二：将壳聚糖溶液与分散液A混合，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，洗涤，再加水混合，所述磷系阻燃剂与水的质量比为(1～50):400，得到分散液B；
步骤三：将海藻酸溶液与分散液B混合，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，洗涤，真空干燥，研磨成粉。
3.如权利要求1或2所述的环保塑料阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯、甲基膦酸二甲酯、2-羧乙基(苯基)次膦酸、二乙基次膦酸锌中至少一种。
4.一种环保塑料阻燃剂，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述方法制备而成。
5.一种环保塑料阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将权利要求4所述的环保塑料阻燃剂加入到乙二醇中，所述环保塑料阻燃剂与乙二醇的质量比为(1～10):200，搅拌均匀，得到分散液W；
将分散液W、对苯二甲酸、乙二醇锑加入反应釜混合，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1～1.33)；所述乙二醇锑与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000；进行酯化反应；
酯化结束后，抽真空，进行预缩聚反应，再进行缩聚反应；冷却，洗涤，真空干燥，研磨。
6.如权利要求5所述的环保塑料阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将权利要求4所述的环保塑料阻燃剂加入到乙二醇中，所述环保塑料阻燃剂与乙二醇的质量比为(1～10):200，20～50℃超声搅拌5～10min，超声频率20～80kHz，搅拌速率100～150rpm，得到分散液W；
将分散液W、对苯二甲酸、乙二醇锑加入反应釜混合，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1～1.33)；所述乙二醇锑与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000；向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度245～265℃，酯化压力0.10～0.20MPa，搅拌桨转速为25～45r/min，酯化时间为2.5～5.5h；
酯化结束后，开始抽真空，在压力2650～3300Pa、温度270～280℃下进行预缩聚反应50～85min；
在温度280～310℃，真空压力45～85Pa下进行缩聚反应1.5～3.5h；
室温冷却，用无水乙醇抽滤洗涤，80～100℃真空干燥4～6h，研磨。
7.一种环保塑料阻燃剂，其特征在于，采用权利要求5或6的方法制备而成。
8.如权利要求4或7的环保塑料阻燃剂在塑料中的应用。
9.如权利要求8所述的环保塑料阻燃剂在塑料中的应用，其特征在于：所述塑料为PET。
10.一种阻燃塑料，其特征在于：包括0.2-10wt％如权利要求4或7的环保塑料阻燃剂。
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