CN114196126A - 一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法 - Google Patents
一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及树脂材料技术领域,具体涉及一种聚4‑甲基‑1‑戊烯阻燃材料的制备方法,提供的阻燃PMP材料的制备方法,其通过液溴与PMP的氯苯溶液反应,在高温条件下得到溴代PMP,即在PMP的分子链上引入溴原子来提高PMP的阻燃性能,接着加入少量的磷系环境友好型阻燃剂,对溴代PMP熔融挤出改性,进一步提高PMP的阻燃性能,有效改善了PMP的阻燃性能,同时也能有效降低阻燃剂的使用,本发明的制备方法,其工艺流程简单,操作和控制简便,通过简便的两步法进行改性,改性成本低,对PMP材料的综合性能无影响,并极大的提升了PMP的阻燃性能,可使PMP材料更好地满足应用需求,应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及树脂材料技术领域,特别是涉及一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法。
背景技术
聚4-甲基-1-戊烯(PMP,商品名TPX)是一种极具应用潜力的新型聚烯烃材料,除了具有普通聚烯烃材料的优良特性,其耐高温性能、电学性能、光学性能等综合性能优势明显,但也存在一些不可忽视的缺陷,如,易老化;材料成型加工过程中收缩率大;阻燃性能很差,其极限氧指数约18%,属于易燃材料。
基于PMP的耐高温、高透明等特性,其在电器照明设备领域有广泛应用,由于PMP分子中的无极性基团使其具有优异的电绝缘性质,其介电常数非常低,是适用于电线电缆的新型高性能材料,但由于PMP材料阻燃性能很差,导致其在应用过程中,受到很大限制。
为了改善PMP材料的阻燃性能,目前聚4-甲基-1-戊烯阻燃改性绝大多数都是添加卤系阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂和磷系阻燃阻燃剂进行改性,为了达到一定阻燃效果,阻燃剂的添加量一般占材料总质量分数的20%-30%,添加量相对而言比较大,不仅改性改性成本提高,且大量阻燃剂的引入必定会影响聚4-甲基-1-戊烯材料的综合性能,导致改性后的材料仍旧不能满足应用需求。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其通过引入溴原子和少量的磷系环境友好型阻燃剂,有效提高了PMP的阻燃性能,使PMP材料可以更好地满足应用需求。
本发明采用的技术方案是:
一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,包括如下制备步骤:
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向反应容器中加入热的氯苯溶剂,并于搅拌下加入PMP,接着升高反应温度至110-120℃,滴加液溴,并在该条件下反应1.5-2h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系1-3次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
将S1中的溴代改性PMP与磷系阻燃剂先加入球磨机,球磨11-13h,混合均匀,再通过真空烘箱干燥5-7h,然后将其转移到双螺杆挤出机中,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
优选的,S1中所述氯苯溶剂的温度控制在70-75℃。
优选的,S1中,加入的PMP的质量分数为4-6%。
优选的,S1中,将PMP加入氯苯溶剂时的搅拌速率600-800rpm/min,搅拌时间0.5-1h。
优选的,S2中所述磷系阻燃剂是磷酸三甲苯酯、季戊四醇和三聚氰胺聚磷酸盐中的至少一种。
优选的,S2中,加入的磷系阻燃剂占总的质量分数为20-30%。
优选的,S2中双螺杆挤出机中,加料段温度控制在180-200℃,压缩段温度控制在245-260℃,均化段温度控制在240-250℃。
优选的,S2中双螺杆挤出机转速60-100rpm/min。
本发明的有益效果如下:
本发明提供的阻燃PMP材料的制备方法,其通过液溴与PMP的氯苯溶液反应,在高温条件下得到溴代PMP,即在PMP的分子链上引入溴原子来提高PMP的阻燃性能,接着加入少量的磷系环境友好型阻燃剂,对溴代PMP熔融挤出改性,进一步提高PMP的阻燃性能,有效改善了PMP的阻燃性能,同时也能有效降低阻燃剂的使用,本发明的制备方法,其工艺流程简单,操作和控制简便,通过简便的两步法进行改性,改性成本低,对PMP材料的综合性能无影响,并极大的提升了PMP的阻燃性能,可使PMP材料更好地满足应用需求,应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明的实施例1-5中的制备流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述,以下给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。实施例中使用到的各类原料,除非另有说明,均为常见市售产品。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例中揭露的数值是近似值,而并非确定值。在误差或者实验条件允许的情况下,可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。
本发明实施例中揭露的数值范围用于表示在混合物中的组分的相对量以及其他方法实施例中列举的温度或者其他参数的范围。
本申请的聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,包括如下制备步骤:
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向反应容器中加入热的氯苯溶剂,并于搅拌下加入PMP,接着升高反应温度至110-120℃,滴加液溴,并在该条件下反应1.5-2h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系1-3次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
将S1中的溴代改性PMP与磷系阻燃剂先加入球磨机,球磨11-13h,混合均匀,再通过真空烘箱干燥5-7h,然后将其转移到双螺杆挤出机中,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
其中,S1中所述氯苯溶剂的温度控制在70-75℃。
S1中,加入的PMP的质量分数为4-6%。
S1中,将PMP加入氯苯溶剂时的搅拌速率600-800rpm/min,搅拌时间0.5-1h。
S2中所述磷系阻燃剂是磷酸三甲苯酯、季戊四醇和三聚氰胺聚磷酸盐中的至少一种。
S2中,加入的磷系阻燃剂占总的质量分数为20-30%。
S2中双螺杆挤出机中,加料段温度控制在180-200℃,压缩段温度控制在245-260℃,均化段温度控制在240-250℃。
S2中双螺杆挤出机转速60-100rpm/min。
本发明提供的阻燃PMP材料的制备方法,其通过液溴与PMP的氯苯溶液反应,在高温条件下得到溴代PMP,即在PMP的分子链上引入溴原子来提高PMP的阻燃性能,接着加入少量的磷系环境友好型阻燃剂,对溴代PMP熔融挤出改性,进一步提高PMP的阻燃性能,有效改善了PMP的阻燃性能,同时也能有效降低阻燃剂的使用,本发明的制备方法,其工艺流程简单,操作和控制简便,通过简便的两步法进行改性,改性成本低,对PMP材料的综合性能无影响,并极大的提升了PMP的阻燃性能,可使PMP材料更好地满足应用需求,应用前景广泛。
下面为本申请的具体实施例:
实施例1
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向三口烧瓶中加入适量热的氯苯溶剂,氯苯溶剂温度控制在70℃左右,于搅拌速率700rpm/min下加入PMP,PMP的质量分数控制在4%,搅拌时间0.5h,继续升高反应温度至110℃,滴加液溴,并在该条件下反应1.5h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系3次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
取S1中的溴代改性PMP与三聚氰胺聚磷酸盐先通过球磨机球磨12h混合均匀,再通过真空烘箱80℃下干燥6h,三聚氰胺聚磷酸盐占总的质量分数为20%,然后将其转移到双螺杆挤出机中,控制挤出机加料段温度控制在190℃,压缩段温度控制在250℃,均化段温度控制在250℃,双螺杆挤出机转速60rpm/min,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
实施例2
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向三口烧瓶中加入适量热的氯苯溶剂,氯苯溶剂温度控制在70℃左右,于搅拌速率700rpm/min下加入PMP,PMP的质量分数控制在4.5%,搅拌时间1h,继续升高反应温度至115℃,滴加液溴,并在该条件下反应1.5h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系3次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
取S1中的溴代改性PMP与三聚氰胺聚磷酸盐先通过球磨机球磨12h混合均匀,再通过真空烘箱80℃下干燥6h,三聚氰胺聚磷酸盐占总的质量分数为20%,然后将其转移到双螺杆挤出机中,控制挤出机加料段温度控制在190℃,压缩段温度控制在250℃,均化段温度控制在250℃,双螺杆挤出机转速60rpm/min,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
实施例3
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向三口烧瓶中加入适量热的氯苯溶剂,氯苯溶剂温度控制在75℃左右,于搅拌速率800rpm/min下加入PMP,PMP的质量分数控制在5%,搅拌时间1h,继续升高反应温度至110℃,滴加液溴,并在该条件下反应2h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系3次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
取S1中的溴代改性PMP与三聚氰胺聚磷酸盐和季戊四醇,先通过球磨机球磨12h混合均匀,再通过真空烘箱80℃下干燥6h,三聚氰胺聚磷酸盐占总的质量分数为10%,季戊四醇占总的质量分数为10%,然后将其转移到双螺杆挤出机中,控制挤出机加料段温度控制在190℃,压缩段温度控制在245℃,均化段温度控制在245℃,双螺杆挤出机转速80rpm/min,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
实施例4
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向三口烧瓶中加入适量热的氯苯溶剂,氯苯溶剂温度控制在75℃左右,于搅拌速率800rpm/min下加入PMP,PMP的质量分数控制在4.5%,搅拌时间1h,继续升高反应温度至110℃,滴加液溴,并在该条件下反应1.5h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系1次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
取S1中的溴代改性PMP与磷酸三甲苯酯,先通过球磨机球磨12h混合均匀,再通过真空烘箱80℃下干燥6h,磷酸三甲苯酯占总的质量分数为20%,然后将其转移到双螺杆挤出机中,控制挤出机加料段温度控制在200℃,压缩段温度控制在255℃,均化段温度控制在250℃,双螺杆挤出机转速80rpm/min,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
实施例5
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向三口烧瓶中加入适量热的氯苯溶剂,氯苯溶剂温度控制在72℃左右,于搅拌速率600rpm/min下加入PMP,PMP的质量分数控制在5.5%,搅拌时间1h,继续升高反应温度至110℃,滴加液溴,并在该条件下反应2h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系3次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
取S1中的溴代改性PMP与三聚氰胺聚磷酸盐和季戊四醇先通过球磨机球磨12h混合均匀,再通过真空烘箱80℃下干燥6h,三聚氰胺聚磷酸盐占总的质量分数为15%,季戊四醇占总的质量分数为5%,然后将其转移到双螺杆挤出机中,控制挤出机加料段温度控制在190℃,压缩段温度控制在260℃,均化段温度控制在250℃,双螺杆挤出机转速100rpm/min,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
上述实施例1-5中制得的产物的极限氧指数如下表所示:
本发明的制备方法,先通过液溴与聚4-甲基-1-戊烯的氯苯溶液反应,在高温条件下得到溴代聚4-甲基-1-戊烯(溴代PMP),即在分子链上引入溴原子来提高PMP的阻燃性能,接着再通过对溴代PMP进行熔融挤出改性,在溴代PMP中加入少量的磷系环境友好型阻燃剂,添加量占总质量份数的10%-20%,来进一步提高PMP的阻燃性能,参见实施例5可知,最终PMP的极限氧指数可达到31.5,阻燃性能得到极大改善,可以使其更好地满足应用需求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,包括如下制备步骤:
S1:在PMP分子链上掺入溴原子
氮气氛围下向反应容器中加入热的氯苯溶剂,并于搅拌下加入PMP,接着升高反应温度至110-120℃,滴加液溴,并在该条件下反应1.5-2h,反应结束后用蒸馏水洗涤反应体系1-3次,然后向洗涤后的反应液中缓慢加入乙醇溶液析出沉淀,最后对反应液经过过滤洗涤烘干得到部分溴代改性的PMP;
S2:阻燃剂挤出改性PMP
将S1中的溴代改性PMP与磷系阻燃剂先加入球磨机,球磨11-13h,混合均匀,再通过真空烘箱干燥5-7h,然后将其转移到双螺杆挤出机中,通过加热熔融挤出造粒,即可得到阻燃PMP。
2.根据权利要求1所述的一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,S1中所述氯苯溶剂的温度控制在70-75℃。
3.根据权利要求1所述的一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,S1中,加入的PMP的质量分数为4-6%。
4.根据权利要求1所述的一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,S1中,将PMP加入氯苯溶剂时的搅拌速率600-800rpm/min,搅拌时间0.5-1h。
5.根据权利要求1所述的一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,S2中所述磷系阻燃剂是磷酸三甲苯酯、季戊四醇和三聚氰胺聚磷酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,S2中,加入的磷系阻燃剂占总的质量分数为20-30%。
7.根据权利要求1所述的一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,S2中双螺杆挤出机中,加料段温度控制在180-200℃,压缩段温度控制在245-260℃,均化段温度控制在240-250℃。
8.根据权利要求1所述的一种聚4-甲基-1-戊烯阻燃材料的制备方法,其特征在于,S2中双螺杆挤出机转速60-100rpm/min。
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