CN113150522A - 一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113150522A
CN113150522A CN202110573334.8A CN202110573334A CN113150522A CN 113150522 A CN113150522 A CN 113150522A CN 202110573334 A CN202110573334 A CN 202110573334A CN 113150522 A CN113150522 A CN 113150522A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flame retardant
retardant
polyester material
phytic acid
flame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110573334.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113150522B (zh
Inventor
东为富
王冬
汪洋
李婷
张旭辉
夏碧华
蒋杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN202110573334.8A priority Critical patent/CN113150522B/zh
Publication of CN113150522A publication Critical patent/CN113150522A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113150522B publication Critical patent/CN113150522B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/521—Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法，属于阻燃材料领域。植酸呋喃胺盐阻燃剂制备方法是：用植酸的乙醇溶液和呋喃胺的乙醇溶液在0～4℃下混合得到悬浮液；离心去除未反应物，并用乙醇洗涤2～3次后，干燥得到植酸呋喃胺盐阻燃剂。阻燃聚酯材料的制备方法：聚酯100份，植酸呋喃胺阻燃剂0.5～3份，于150～180℃的加工温度下熔融共混制得。本发明制备阻燃剂生物来源，绿色环保，复合材料的阻燃效果明显，有效地扩展了各助剂和材料的应用范围，同时本发明的制备的方法简单，易大规模生产。

Description

一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种全生物基阻燃剂及其改性阻燃聚酯材料的制备方法。
背景技术
聚酯是一种性能优良的高分子材料，具有非常广泛的应用领域，但是其可燃性限制了聚酯在许多场合的使用，因此如何提高聚酯材料的阻燃性显得尤为重要。阻燃剂是提高材料阻燃性能的有效途径。目前所用的阻燃剂包括卤系、磷氮系、无机阻燃剂等。卤系的阻燃剂由于燃烧时会释放有毒有害气体，已经逐步被禁止；无机阻燃剂虽然可以达到良好的阻燃性能，但有添加量大、易析出、相容性差、基材性能恶化等缺点；磷氮阻燃剂具有较好的阻燃效果，毒性偏低，受到普遍的关注。
植酸又称肌酸，它主要存在于植物的种子、根干和茎中，其中以豆科植物的种子、谷物的麸皮和胚芽中含量最高，磷含量高达28％，是一种生物基酸源。以植酸作为阻燃剂酸源的研究逐渐被人们重视。专利CN 106519239 A采用植酸、三聚氰胺和溶剂制备了一种具有片状结构的含磷-氮-碳聚合型阻燃剂，该阻燃剂与聚丙烯、环氧树脂、不饱和聚酯、聚乙烯、尼龙或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物具有良好的相容性和阻燃性能。专利CN108047494 A公开了一种植酸铵阻燃剂的制备方法，仅仅需要5wt％就可以使其通过V-0级且氧指数可达到25％。然而以上阻燃剂中仍然使用了三聚氰胺等有毒性的物质作为氮源。除此之外，三聚氰胺等多官能度的氮源与植酸反应，反应温度通常需要在水溶液中加热到80℃。生成的植酸三聚氰胺由于三聚氰胺的π-π堆叠，会形成大片层结构。容易在聚乳酸中发生团聚，复合材料的阻燃效率并不高，一般植酸三聚氰胺的添加量为20phr时，复合材料的氧指数仅为28％。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种全生物基阻燃剂及其改性阻燃聚酯材料的制备方法。植酸呋喃衍生物的原料来源绿色，可再生，合成简单等优势。阻燃聚合物的制备方法生产效率高，工艺简单，性能优良，同时该材料来源生无可降解，环境友好且容易实现工业化生产。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，所述的含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料是由聚酯材料和植酸呋喃衍生物阻燃剂共混而成；
聚酯材料100重量份，植酸呋喃衍生物阻燃剂0.5～3重量份；
所述植酸呋喃衍生物阻燃剂的结构通式如下：
Figure BDA0003083467320000021
式中，R为H或
Figure BDA0003083467320000022
类呋喃衍生物，且呋喃衍生物的数目≥6；R1或R2为H或氨甲基，R1、R2相同或不同。
进一步地，植酸呋喃衍生物阻燃剂中的呋喃衍生物为
Figure BDA0003083467320000023
Figure BDA0003083467320000024
进一步地，所述的植酸呋喃衍生物阻燃剂的制备步骤如下：
(1)将植酸和呋喃衍生物分别加入到乙醇中搅拌溶解，0℃～4℃下反应1～8h后离心，得到植酸呋喃衍生物的粗品；
(2)将植酸呋喃衍生物的粗品用乙醇洗2～3次后，在50～80℃下真空干燥制备得到植酸呋喃衍生物阻燃剂的最终产物。
进一步地，所述的植酸呋喃衍生物阻燃剂中，植酸和呋喃衍生物的比例为摩尔比1:6～12。
进一步地，所述的聚酯材料为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚-β-羟基丁酸、羟基丁酸戊酸共聚酯、羟基丁酸已酸共聚酯、聚羟基戊二酸酯、聚富马酸二羟丙酯、聚羟基乙酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或两种以上组合。
进一步地，所述植酸来源于植物的种子、根干或茎，且溶质浓度≥70％。
一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料的制备过程，具体如下：先分别将聚酯材料和植酸呋喃衍生物阻燃剂于80℃真空烘箱中干燥，然后再按照比例称取各个组分，预混后加入密炼机中，于150～190℃的加工温度下熔融共混均匀即可制得含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料。
本领域普通技术人员还可根据需要添加可选的其他助剂来获得更佳的使用性能，这些助剂可选自抗老化剂、防腐剂、杀菌剂、抗静电剂交联剂、颜料、填料、香料等，可同时加入或单独加入。
本发明的有益效果：
1、由于本发明提供的阻燃剂是生物来源的植酸合成的，且所使用的呋喃胺也是生物基来源。因而使得合成的阻燃剂是环境友好型的阻燃剂，既减少了石化资源的消耗，又减轻了环境负担。
2、由于本发明的植酸呋喃衍生物的阻燃剂对聚酯材料的阻燃尤为高效，性价比较高，推广方便。
附图说明
图1是本发明合成的植酸呋喃胺的红外谱图。
图2是本发明所制备的不同呋喃胺含量的全生物基阻燃聚合物复合材料的氧指数。其中，neat PLA、PLA/PAF20.5、PLA/PAF21.0、PLA/PAF21.5、PLA/PAF22.0分别代表添加了0份，0.5份，1.0份，1.5份，2.0份的植酸呋喃胺。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，若该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出一些非本质调整和改进，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种植酸呋喃胺阻燃剂的制备方法，步骤为：
(1)将1mol植酸和6mol呋喃胺
Figure BDA0003083467320000031
分别溶解于1000mL和2000mL乙醇中，两种溶液混合并在0℃反应1h后后离心，得到植酸呋喃胺的粗品；
(2)离心并用乙醇洗3次至pH＝7且不再变化，再用乙醇多次洗涤，然后在温度50℃下真空干燥24小时，得到植酸呋喃胺阻燃剂，记为PAF1。
实施例2：
一种植酸呋喃胺阻燃剂的制备方法，步骤为：
(1)将1mol植酸和12mol呋喃胺
Figure BDA0003083467320000041
分别溶解于1000mL和2000mL乙醇中，两种溶液混合并在0℃反应8h后后离心，得到植酸呋喃胺的粗品；
(2)离心并用乙醇洗2～3次至pH＝7且不再变化，再用乙醇多次洗涤，然后在温度80℃下真空干燥24小时，得到植酸呋喃胺阻燃剂，记为PAF2。
按照表一所列出的配方及工艺将实施例1-2所得的产物与聚乳酸(PLA)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)者经过共混造粒得到实施例3-12的阻燃聚酯材料的母粒，并在80℃下干燥12h，在相应温度下进行熔融共混，将共混材料通过平板硫化机热压成型，得到4mm和3mm厚的片材，分别进行极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL94)测试。
表一
PLA PBS PAF1 PAF2 加工温度(℃) LOI(％) UL 94
对比例1 100 0 0 0 170 20.6 NC
实施例3 100 0 0.5 0 190 27.6 V1
实施例4 100 0 0 0.5 190 26.5 V1
实施例5 100 0 1 0 180 29.5 V0
实施例6 100 0 0 1 180 28.3 V1
实施例7 100 0 3 0 165 35.0 V0
实施例8 100 0 0 3 165 34.5 V0
实施例9 0 100 2 0 150 30.0 V0
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述的含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料是由聚酯材料和植酸呋喃衍生物阻燃剂共混而成；
聚酯材料100重量份，植酸呋喃衍生物阻燃剂0.5～3重量份；
所述植酸呋喃衍生物阻燃剂的结构通式如下：
Figure FDA0003083467310000011
式中，R为H或
Figure FDA0003083467310000012
类呋喃衍生物，且呋喃衍生物的数目≥6；
R1或R2为H或氨甲基，R1、R2相同或不同。
2.根据权利要求1所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，植酸呋喃衍生物阻燃剂中的呋喃衍生物为
Figure FDA0003083467310000013
Figure FDA0003083467310000014
3.根据权利要求1或2所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述的植酸呋喃衍生物阻燃剂的制备步骤如下：
(1)将植酸和呋喃衍生物分别加入到乙醇中搅拌溶解，0℃～4℃下反应1～8h后离心，得到植酸呋喃衍生物的粗品；
(2)将植酸呋喃衍生物的粗品用乙醇洗2～3次后，在50～80℃下真空干燥制备得到植酸呋喃衍生物阻燃剂的最终产物。
4.根据权利要求3所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述的植酸呋喃衍生物阻燃剂中，植酸和呋喃衍生物的比例为摩尔比1:6～12。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述的聚酯材料为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚-β-羟基丁酸、羟基丁酸戊酸共聚酯、羟基丁酸已酸共聚酯、聚羟基戊二酸酯、聚富马酸二羟丙酯、聚羟基乙酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或两种以上组合。
6.根据权利要求3所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述的聚酯材料为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚-β-羟基丁酸、羟基丁酸戊酸共聚酯、羟基丁酸已酸共聚酯、聚羟基戊二酸酯、聚富马酸二羟丙酯、聚羟基乙酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或两种以上组合。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述植酸来源于植物的种子、根干或茎，且溶质浓度≥70％。
8.根据权利要求3所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述植酸来源于植物的种子、根干或茎，且溶质浓度≥70％。
9.根据权利要求5所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料，其特征在于，所述植酸来源于植物的种子、根干或茎，且溶质浓度≥70％。
10.权利要求1-9任一所述的一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料的制备方法，其特征在于，具体如下：先分别将聚酯材料和植酸呋喃衍生物阻燃剂于80℃真空烘箱中干燥，然后再按照比例称取各个组分，预混后加入密炼机中，于150～190℃的加工温度下熔融共混均匀即可制得含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料。
CN202110573334.8A 2021-05-25 2021-05-25 一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法 Active CN113150522B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110573334.8A CN113150522B (zh) 2021-05-25 2021-05-25 一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110573334.8A CN113150522B (zh) 2021-05-25 2021-05-25 一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113150522A true CN113150522A (zh) 2021-07-23
CN113150522B CN113150522B (zh) 2022-07-05

Family

ID=76877383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110573334.8A Active CN113150522B (zh) 2021-05-25 2021-05-25 一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113150522B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113801443A (zh) * 2021-09-30 2021-12-17 武汉工程大学 一种生物基阻燃pbs塑料及其制备方法
CN114634691A (zh) * 2022-03-17 2022-06-17 华南师范大学 全生物降解复合材料及其制备方法
CN116141798A (zh) * 2023-04-18 2023-05-23 宁波长阳科技股份有限公司 反射膜及其制备方法
CN116640377A (zh) * 2023-05-31 2023-08-25 江阴市海江高分子材料有限公司 一种车用电线电缆用高阻燃导电料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111118651A (zh) * 2020-02-12 2020-05-08 东华大学 阻燃聚酯纤维的制备方法
CN111484647A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 马德里高等材料研究院 一种无卤含磷阻燃剂及其制备方法和用以制备的生物基无卤阻燃聚乳酸材料
CN111732709A (zh) * 2020-07-03 2020-10-02 丁文华 一种植酸-三聚氰胺复合反应型阻燃剂改性聚氨酯及其制法
CN112442748A (zh) * 2020-11-26 2021-03-05 宿州市尔凯纺织有限公司 一种三聚氰胺植酸盐阻燃改性腈纶纤维的制法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111484647A (zh) * 2019-01-29 2020-08-04 马德里高等材料研究院 一种无卤含磷阻燃剂及其制备方法和用以制备的生物基无卤阻燃聚乳酸材料
CN111118651A (zh) * 2020-02-12 2020-05-08 东华大学 阻燃聚酯纤维的制备方法
CN111732709A (zh) * 2020-07-03 2020-10-02 丁文华 一种植酸-三聚氰胺复合反应型阻燃剂改性聚氨酯及其制法
CN112442748A (zh) * 2020-11-26 2021-03-05 宿州市尔凯纺织有限公司 一种三聚氰胺植酸盐阻燃改性腈纶纤维的制法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG DONG等: "A Bio-Based Flame-Retardant Starch Based On Phytic Acid", 《ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING》 *
吴燕祥等: "涤纶织物的三聚氰胺植酸盐膨胀阻燃整理", 《印染》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113801443A (zh) * 2021-09-30 2021-12-17 武汉工程大学 一种生物基阻燃pbs塑料及其制备方法
WO2023050465A1 (zh) * 2021-09-30 2023-04-06 武汉工程大学 一种生物基阻燃pbs塑料及其制备方法
CN114634691A (zh) * 2022-03-17 2022-06-17 华南师范大学 全生物降解复合材料及其制备方法
CN114634691B (zh) * 2022-03-17 2023-05-23 华南师范大学 全生物降解复合材料及其制备方法
CN116141798A (zh) * 2023-04-18 2023-05-23 宁波长阳科技股份有限公司 反射膜及其制备方法
CN116640377A (zh) * 2023-05-31 2023-08-25 江阴市海江高分子材料有限公司 一种车用电线电缆用高阻燃导电料及其制备方法
CN116640377B (zh) * 2023-05-31 2024-04-02 江阴市海江高分子材料有限公司 一种车用电线电缆用高阻燃导电料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113150522B (zh) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113150522B (zh) 一种含全生物基阻燃剂的改性阻燃聚酯材料及其制备方法
CN106519239B (zh) 一种含磷-氮-碳聚合型膨胀型阻燃剂的制备方法及其用途
CN106496975B (zh) 一种聚乳酸/淀粉膨胀阻燃复合材料及其制备方法
CN111848977A (zh) 一种改性木质素、制备方法及其在增韧阻燃复合材料中的应用
CN107151430A (zh) 一种用于3d打印的阻燃抗菌pla生物降解复合材料
CN113388238B (zh) Pbat复合材料及其制备方法和应用
CN110229539B (zh) 一种同步阻燃增韧木塑复合材料的制备方法
CN114634691B (zh) 全生物降解复合材料及其制备方法
CN112142963B (zh) 一种可生物降解高分子量聚酯合成方法及用途
CN108410146B (zh) 一种可生物降解的超韧阻燃聚乳酸基复合材料的制备方法
CN111040399B (zh) 一种阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法
CN104910414A (zh) 一种液体钡锌复合热稳定剂的制备方法
CN111978687A (zh) 全生物降解复合高分子材料及其制备方法和应用
CN113024441B (zh) 一种强极性支化助剂及可喷涂聚烯烃的制备与应用
CN111718568A (zh) 一种环保塑料玩具制品制备方法
CN110564118A (zh) 一种阻燃聚乳酸复合材料及其制备方法
CN114507406A (zh) 一种阻燃型生物可降解pva薄膜
CN114085246A (zh) 一种生物基含磷阻燃剂及其制备方法和应用
CN113980360B (zh) 一种应用于聚乳酸薄膜的生物基阻燃剂、制造方法及应用
CN113372471B (zh) 一种磷氧化环氧弹性体及阻燃复合材料
CN113337085A (zh) 一种改性淀粉基pbat生物降解膜材料及其制备方法
CN106632703B (zh) 一种生物基含磷淀粉及其制备方法和应用
CN114381100A (zh) 一种阻燃增韧改性聚乳酸复合材料及其制备方法
CN112111161A (zh) 一种环保塑料薄膜及其制备方法
CN111073036B (zh) 一种植酸胆碱阻燃剂、制备方法及其在制备阻燃热塑性淀粉中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant