[發(fā)明專利]一種聚合型阻燃增效相容劑及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111171234B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 宋磊;肖玉玲;馬超;胡偉兆;胡源
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08F230/02
• 分類號: C08F230/02;C08F222/06;C08F222/04;C08J5/06;C08L77/02;C08L43/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發(fā)明公開了一種聚合型阻燃增效相容劑及其制備方法和應用，該相容劑含有磷元素，并且分子鏈上具有多個酸酐反應位點，結構如下所示：其中，R₁選自R₂選自甲基、苯基、甲氧基、乙氧基、苯氧基或二乙基胺基，R₃選自苯基、甲基或乙基。式中x為1?100的整數(shù)，重復單元數(shù)n為1?200的整數(shù)。本發(fā)明的聚合型阻燃增效相容劑是通過含磷單體與馬來酸酐或衣康酸酐發(fā)生自由基共聚反應得到的。它可以應用于阻燃玻纖增強聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯和聚氨酯體系，同時起到阻燃增效和提高相容性的作用。本發(fā)明相容劑制備工藝簡單可行，反應條件溫和，反應過程中沒有副產(chǎn)物的生成和污染物的排放，因此具有很好的工業(yè)化應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種聚合型阻燃增效相容劑及其制備方法和應用，該相容劑可以應用于阻燃玻纖增強聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯和聚氨酯體系，同時起到阻燃增效和提高相容性的作用，屬于復合材料領域。

背景技術

玻璃纖維是一種抗拉強度高、彈性模量大、耐熱性佳、電絕緣性好的無機非金屬材料。由于成本適宜，玻纖常被用作各種聚合物的增強劑來制造玻纖增強聚合物的復合材料。這些復合材料比傳統(tǒng)材料具有更好的性能，在汽車、軍事和民用基礎設施建設等領域得到了廣泛的應用。現(xiàn)市售的玻纖大多經(jīng)過表面改性處理，其中經(jīng)γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的玻纖是常見的商用玻纖產(chǎn)品。

然而，將玻纖加入聚合物中會導致眾所周知的“燈芯效應”，大大增加復合材料的可燃性。在高溫下，聚合物熔體會吸附在玻纖表面上，并產(chǎn)生表面張力驅(qū)動熔體從界面區(qū)域流動到燃燒區(qū)，不斷為燃燒區(qū)提供燃料從而促進了復合材料的燃燒。玻纖增強聚合物體系的“燈芯效應”取決于界面熱力學和動力學因素，包括熔體在玻纖表面的潤濕、鋪展和流動。玻璃由硅氧四面體和許多羥基組成，具有較高的表面能。因此，極性聚合物熔體在玻璃纖維表面具有良好的吸附和潤濕性。例如，聚酰胺和聚酯都具有顯著的燈芯效應，它們被認為是最難阻燃的玻纖增強復合材料。目前制備阻燃玻纖增強復合材料的主要方法是直接混入高比重的阻燃劑，這種方法不僅阻燃效率低還可能衍生出阻燃劑相容性差、應力集中等新的問題。

添加相容劑是改善基體樹脂與填料界面親和性的一種常用技術。相容劑可以降低各組份的界面張力，改善填料與聚合物基體的親和性、相容性、分散性以及加工流動性、提高填料-聚合物相界面之間的結合力，進一步改善高分子復合材料的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術所存在的問題，提供了一種聚合型阻燃增效相容劑及其制備方法和應用。這種阻燃增效相容劑的分子鏈上含有阻燃元素磷及多個酸酐基團，在聚合物加工溫度下，極性的酸酐基團可以同時與玻纖表面的氨基及聚合物分子鏈端基發(fā)生反應，大大提高聚合物基體與玻纖的界面相容性和粘接性。此相容劑可廣泛應用于阻燃玻纖增強聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯和聚氨酯體系，玻纖經(jīng)過γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的表面改性，在改善力學性能同時提高復合材料的阻燃性能。

本發(fā)明聚合型阻燃增效相容劑，其結構通式如下所示：

其中，R₁選自R₂選自甲基、苯基、甲氧基、乙氧基、苯氧基或二乙基胺基，R₃選自苯基、甲基或乙基。

式中x為1-100的整數(shù)，重復單元數(shù)n為1-200的整數(shù)。

本發(fā)明聚合型阻燃增效相容劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：含磷單體的制備

1a、當R₁選自時，通過磷酰氯類化合物與丙烯酸羥乙酯反應得到含磷單體，反應式如下所示：

具體包括如下步驟：