CN114605790A - 一种dopo协同moss-12阻燃pet复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PET阻燃技术领域,且公开了一种DOPO协同MOSS‑12阻燃PET复合材料的制备方法,通过二烯丙基胺的烯基官能团与DOPO的磷氢键发生加成反应,得到端烯基化DOPO功能单体;通过端烯基化DOPO功能单体的烯基官能团与十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me‑MOSS‑H)的硅氢键发生硅氢加成反应,得到DOPO协同MOSS‑12阻燃剂;将DOPO协同MOSS‑12阻燃剂应用于阻燃聚对苯二甲酸乙二酯(PET),得到DOPO协同MOSS‑12阻燃PET复合材料,其极限氧指数高达31.0‑37.3%,所以取得了显著提高PET阻燃性能的有益技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及PET阻燃技术领域,具体为一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)工程塑料,其不可忽视的缺点之一便是其火灾安全性,16~20%的低氧指数值以及燃烧时产生的大量烟和熔滴,极易引发火灾并导致火势迅速蔓延。
DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)是由邻苯基苯酚和三氯化磷经多步反应制得的。DOPO 单体拥有一个活泼氢,非常容易与不饱和化合物发生加成反应,生成衍生物,从而可以非常简单、快捷地将磷酰杂菲结构引入化合物中,使新生成的化合物具有优良的阻燃性能和有机溶解性能。
硅系阻燃剂主要的阻燃机理是硅氧基团能够促进材料在高温下成炭,而且炭层中的硅氧基团有助于形成连续的、抗氧化的保护层,保护未燃烧的基材,从而达到阻燃效果;其中,大环齐聚倍半硅氧烷MOSS是一类具有环状结构的立体齐聚倍半硅氧烷,由Si-O-Si键连接成环,在硅原子上连接有机基团,其单分子是一个有机与无机的杂化体。
本发明引用下述参考文献:上海交通大学的博士学位论文《大环齐聚倍半硅氧烷的合成、功能化及其用于制备有机无机杂化高分子材料研究》公开了十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H)的结构和制备方法。
本申请尝试合成一种阻燃性能优异的DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明旨在提供一种阻燃性能优异的DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1,端烯基化DOPO功能单体的合成:
在带有搅拌装置的三口烧瓶中加入5-25份二烯丙基胺和10-30份9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂( DOPO),搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到并反应,得到端烯基化DOPO功能单体;
步骤S2,DOPO协同MOSS-12阻燃剂的合成:
将2-10份端烯基化DOPO功能单体倒入加有150mL二甲苯的三口烧瓶中,然后加入8-30份十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H),继续搅拌5min,混合均匀;随后向混合液中滴加氯铂酸催化剂,边搅拌边回流,得到DOPO协同MOSS-12阻燃剂;
步骤S3,DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备:
将100份聚对苯二甲酸乙二酯、3-20份DOPO协同MOSS-12阻燃剂,搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的标准样条。
优选的,所述步骤S1:加入0.08-0.4份偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到50-85°C并反应8-15h,得到端烯基化DOPO功能单体。
优选的,所述步骤S2:加入0.08-0.4份偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到50-85°C并反应8-15h,得到端烯基化DOPO功能单体。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比,本发明具备以下有益的技术效果:
本发明首先通过二烯丙基胺的烯基官能团与9,10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲-10-氧化物(DOPO)的磷氢键发生加成反应,得到端烯基化DOPO功能单体;
然后通过端烯基化DOPO功能单体的烯基官能团与十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H)的硅氢键发生硅氢加成反应,得到DOPO协同MOSS-12阻燃剂;
最后将DOPO协同MOSS-12阻燃剂应用于阻燃聚对苯二甲酸乙二酯(PET),得到DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料,该DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的极限氧指数高达31.0-37.3%,所以本发明取得了显著提高PET阻燃性能的有益技术效果。
具体实施方式
实施例1:
一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1,端烯基化DOPO功能单体的合成:
在带有搅拌装置的100mL三口烧瓶中加入10g二烯丙基胺和15g9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂( DOPO),搅拌均匀后加入0.2g偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到80°C并反应10h,得到端烯基化DOPO功能单体;
步骤S2,DOPO协同MOSS-12阻燃剂的合成:
将5g端烯基化DOPO功能单体倒入加有150mL二甲苯的三口烧瓶中,然后加入10g十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H),继续搅拌5min,混合均匀;随后向混合液中滴加0.2g的氯铂酸催化剂,在40℃下边搅拌边回流20min;整个过程在氮气保护下进行,最后将回流好的反应体系抽真空1h,除掉体系中的二甲苯,得到DOPO协同MOSS-12阻燃剂;
步骤S3,DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备:
将100g聚对苯二甲酸乙二酯、11gDOPO协同MOSS-12阻燃剂,搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,机筒一的温度为200℃,机筒二的温度为200℃,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的标准样条,注射压力为0.5MPa,熔炉温度为200℃,模具温度为50℃。
实施例2:
一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1,端烯基化DOPO功能单体的合成:
在带有搅拌装置的100mL三口烧瓶中加入5g二烯丙基胺和10g9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂( DOPO),搅拌均匀后加入0.08g偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到50°C并反应8h,得到端烯基化DOPO功能单体;
步骤S2,DOPO协同MOSS-12阻燃剂的合成:
将2g端烯基化DOPO功能单体倒入加有150mL二甲苯的三口烧瓶中,然后加入8g十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H),继续搅拌5min,混合均匀;随后向混合液中滴加0.1g的氯铂酸催化剂,在30℃下边搅拌边回流60min;整个过程在氮气保护下进行,最后将回流好的反应体系抽真空1h,除掉体系中的二甲苯,得到DOPO协同MOSS-12阻燃剂;
步骤S3,DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备:
将100g聚对苯二甲酸乙二酯、3gDOPO协同MOSS-12阻燃剂,搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,机筒一的温度为200℃,机筒二的温度为200℃,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的标准样条,注射压力为0.5MPa,熔炉温度为200℃,模具温度为50℃。
实施例3:
一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1,端烯基化DOPO功能单体的合成:
在带有搅拌装置的100mL三口烧瓶中加入25g二烯丙基胺和30g9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂( DOPO),搅拌均匀后加入0.4g偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到85°C并反应15h,得到端烯基化DOPO功能单体;
步骤S2,DOPO协同MOSS-12阻燃剂的合成:
将10g端烯基化DOPO功能单体倒入加有150mL二甲苯的三口烧瓶中,然后加入30g十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H),继续搅拌5min,混合均匀;随后向混合液中滴加0.6g的氯铂酸催化剂,在60℃下边搅拌边回流10min;整个过程在氮气保护下进行,最后将回流好的反应体系抽真空1h,除掉体系中的二甲苯,得到DOPO协同MOSS-12阻燃剂;
步骤S3,DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备:
将100g聚对苯二甲酸乙二酯、20gDOPO协同MOSS-12阻燃剂,搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,机筒一的温度为200℃,机筒二的温度为200℃,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的标准样条,注射压力为0.5MPa,熔炉温度为200℃,模具温度为50℃。
对比例1:
一种阻燃PET复合材料的制备方法,包括以下步骤:
将100g聚对苯二甲酸乙二酯、10g十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H)、15g9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂( DOPO),搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,机筒一的温度为200℃,机筒二的温度为200℃,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的阻燃PET复合材料的标准样条,注射压力为0.5MPa,熔炉温度为200℃,模具温度为50℃。
对比例2:
一种阻燃PET复合材料的制备方法,包括以下步骤:
将100g聚对苯二甲酸乙二酯、10g十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H),搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,机筒一的温度为200℃,机筒二的温度为200℃,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的阻燃PET复合材料的标准样条,注射压力为0.5MPa,熔炉温度为200℃,模具温度为50℃。
对比例3:
一种阻燃PET复合材料的制备方法,包括以下步骤:
将100g聚对苯二甲酸乙二酯、15g9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂( DOPO),搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,机筒一的温度为200℃,机筒二的温度为200℃,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的阻燃PET复合材料的标准样条,注射压力为0.5MPa,熔炉温度为200℃,模具温度为50℃。
性能测定:
一、极限氧指数按照GB/T2406—1993进行测试,试样尺寸为130mm×6.0mm×3.0mm,其测试结果见表1;
表1
样品编号 | 极限氧指数/% |
实施例1 | 37.3 |
实施例2 | 31.0 |
实施例3 | 33.4 |
对比例1 | 24.7 |
对比例2 | 22.0 |
对比例3 | 23.4 |
由表1可知,添加有DOPO协同MOSS-12阻燃剂的阻燃PET复合材料的极限氧指数,显著高于对比例的阻燃PET复合材料的极限氧指数。
Claims (3)
1.一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,端烯基化DOPO功能单体的合成:
在带有搅拌装置的三口烧瓶中加入5-25份二烯丙基胺和10-30份9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂( DOPO),搅拌均匀后加入偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到并反应,得到端烯基化DOPO功能单体;
步骤S2,DOPO协同MOSS-12阻燃剂的合成:
将2-10份端烯基化DOPO功能单体倒入加有150mL二甲苯的三口烧瓶中,然后加入8-30份十二甲基十二硅氢环十二硅氧烷(Me-MOSS-H),继续搅拌5min,混合均匀;随后向混合液中滴加氯铂酸催化剂,边搅拌边回流,得到DOPO协同MOSS-12阻燃剂;
步骤S3,DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备:
将100份聚对苯二甲酸乙二酯、3-20份DOPO协同MOSS-12阻燃剂,搅拌混合均匀,在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒,在微型注塑机上将制得的粒料注塑成测量所需要的DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的标准样条。
2.根据权利要求1所述的一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1:加入0.08-0.4份偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到50-85°C并反应8-15h,得到端烯基化DOPO功能单体。
3.根据权利要求1所述的一种DOPO协同MOSS-12阻燃PET复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2:加入0.08-0.4份偶氮二异丁腈(AIBN),缓慢升温到50-85°C并反应8-15h,得到端烯基化DOPO功能单体。
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CN116200950A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-02 | 无锡琳华新材料科技有限公司 | 一种阻燃汽车内饰材料及其生产工艺 |
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- 2022-03-15 CN CN202210249510.7A patent/CN114605790A/zh active Pending
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