[發明專利]可降解阻燃共聚酯及其制備方法和由其與脂肪族聚酯制備的共混材料

有效

• 申請號: 200710050290.0
• 申請日: 2007-10-18
• 公開（公告）號: CN101148498A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 王玉忠;曾建兵;辛靈敏;汪秀麗;楊科珂;陳峰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08G63/692
• 分類號: C08G63/692;C08G63/78;C08L67/00;C08K5/353;C08K5/29;C08K5/15
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 唐麗蓉

技術領域

本發明屬于可降解阻燃共聚酯及其與脂肪族聚酯共混材料技術領域，具體涉及一種可降解阻燃共聚酯及其制備方法和由其與脂肪族聚酯制備的共混材料。

背景技術

近年來，傳統塑料的發展面臨著兩大挑戰，一是由于石油短缺造成的價格持續上漲；二是由于傳統塑料廢棄后難以降解所導致的環境污染。而這兩大難題已逐漸成為國內外高分子材料領域工作者面臨的共同難題。有鑒于此，從可再生資源出發制備可生物降解的塑料成為該領域的熱點研究課題。其中，尤其是脂肪族聚酯備受青睞。

目前，國內外常見的脂肪族聚酯有聚乳酸(PLA)，聚乙醇酸(PGA)，聚己內酯(PCL)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚丁二酸乙二醇酯(PES)，聚丁二酸丁二醇共聚己二酸丁二醇酯(PBSA)，聚羥基丁酸酯(PHB)，聚羥基丁酸共聚羥基戊酸酯(PHBV)等，由于脂肪族聚酯具有優異的生物降解性，無毒環保，力學性能好等優點。國內外已經開始有脂肪族聚酯商品問世，且其具有極為廣泛的應用前景，可用于人們日常生活的各個領域，如塑料制品、纖維制品、包裝材料、泡沫材料、室內裝飾材料等。但由于其耐燃性差，如其氧指數LOI通常小于20，因而對于有些使用場合來說，不能滿足其對材料的阻燃性的要求。因此，對脂肪族聚酯的阻燃研究具有極為重要的意義。

然而，目前有關脂肪族聚酯阻燃的報道，基本都集中在采用無機添加型阻燃劑或有機小分子阻燃劑與脂肪族聚酯共混，且對于其阻燃性能的研究也主要側重于其垂直燃燒性能，對其氧指數(燃燒時的需氧量，是阻燃性能的一個非常重要的指標)則未見報道。如CN?1867630A公開了由表面改性的金屬氫氧化物、乳酸樹脂及乳酸樹脂與二醇/二羧酸的共聚物制備阻燃性注塑制品。該阻燃性注塑制品的阻燃性能垂直燃燒等級為V-2級(根據UL-94測試標準V-0級表示阻燃性最高，隨著以后是V-1，V-2逐漸降低)，且未披露該制品的氧指數。又如CN?101010381A報道了以20-200份金屬氧化物或氫氧化物，0.01-20份丙烯酸樹脂與100份生物降解性樹脂制備的組合物，該組合物的垂直燃燒等級雖最高可達到了V-0級，但金屬化合物添加量至少要達到58份，且也沒披露該組合物的氧指數數據。而且由于難降解的丙烯酸樹脂的引入，一定程度上降低了該組合物的降解性能。又如CN?1653137A公開了一種阻燃性可降解組合物，由可降解樹脂(聚乳酸)與金屬化合物，在反應型添加劑存在下制備得到，其組合物的垂直燃燒等級最高僅為V-2級，氧指數沒有報道。又如CN?1856543A公開了一種阻燃性可降解組合物，該組合物由可降解樹脂(聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混樹脂)和鹵系、磷系，無機系或硅酮系阻燃劑共混制備得到，該組合物的垂直燃燒等級最高為V-0級，但也沒有報道其氧指數。再如CN?1823127A報道了一種阻燃性聚乳酸，是由有機鹵素、含磷、異氰尿酸酯或密胺阻燃劑與聚乳酸共混得到，其垂直燃燒等級最高雖可達到V-0級，但氧指數仍然沒有報道。不披露氧指數，就無法綜合地評價其阻燃性能的優劣。

另外，用無機填料阻燃，一般來說添加量都比較大，與脂肪族聚酯相容性較差，因而將極大地降低了脂肪族聚酯的力學性能，限制其應用范圍。

目前還未檢索到采用共聚的方式直接獲得可降解阻燃性脂肪族聚酯或采用大分子可降解阻燃性物質來賦予脂肪族聚酯阻燃性能的報道。

發明內容

本發明的首要目的是提供一種新的可降解阻燃脂肪族共聚酯。

本發明的次要目的是提供一種新的可降解阻燃脂肪族共聚酯的制備方法。

本發明的再一目的是提供一種由新的可降解阻燃脂肪族共聚酯和脂肪族聚酯制備的阻燃共混材料。

本發明提供一種新的可降解阻燃脂肪族共聚酯，其特征在于該共聚酯具有如下重復結構單元：

式中a、b為2～10的整數；m為2～10的整數，n為0～8的整數，該共聚酯的特性粘數為0.5～1.5dL/g，氧指數大于27，垂直燃燒等級為V-0級。

本發明提供的新的可降解阻燃脂肪族共聚酯的制備方法是將單體I、單體II按摩爾比為I∶II＝1∶2～1∶100，和單體III按與(I+II)∶III＝1.0∶1～1.5∶1，在氮氣保護下，加熱升溫于160～200℃下酯化反應3～4hr，加入按單體總重量計為0.01～2％的催化劑，然后在真空度＜70Pa下，升溫至200～250℃縮聚反應3～10hr即可，所用單體I、單體II、單體III的結構式如下：

其中，a、b為2～10的整數；m為2～10的整數，n為0～8的整數。