[發明專利]一種含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202111471547.6
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114085382A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 王啟瑤;孫佳男;陳杰
• 申請（專利權）人: 銓盛聚碳科技股份有限公司
• 主分類號: C08G77/56
• 分類號: C08G77/56;C08L83/14;C08L69/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 武丹聘

本發明涉及高分子阻燃技術領域，具體涉及一種含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑、其制備方法及應用，該含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑的制備方法包括如下步驟：(S1)、將苯基硅烷偶聯劑、含氫硅烷偶聯劑、鈦酸酯單體、烷基硅烷偶聯劑和含硼單體按重量比混合均勻后，在一定溫度條件下，邊攪拌邊加入酸性催化劑持續反應一定時間后，再持續攪拌一定時間，然后升溫至一定溫度、抽真空除雜、烘干，得到含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑。獲得具有氫鍵、苯基、鈦、硼和硅的透明共聚物，基團與基團之間并非簡單的物理混合，而是化學結合，其穩定性更高，更有利于鈦的均勻分布，促進阻燃，且維持甚至提升樹脂的力學性能。

技術領域

本發明涉及高分子阻燃技術領域，具體涉及一種含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑、其制備方法及應用。

背景技術

開發用于熱塑性塑料和熱固性塑料的高效阻燃劑是許多工業應用的巨大需求，其中最常見的阻燃劑有溴系阻燃劑、磷酸酯類阻燃劑、磺酸鹽類阻燃劑等。但這些阻燃劑有的會影響PC性能，有的會不耐高溫易析出，有的會影響透明性等。

專利CN 104804194 B披露了聚鈦硼硅氧烷的制備方法，其合成產品鈦分布結構不均，該專利是分別合成的二氧化鈦溶膠與苯基半籠型聚倍半硅氧烷，然后混合，這樣實際就是二氧化鈦分散在籠形結構表面，不是均勻分布，阻燃受限。

基于有機硅的阻燃劑是開發的重點領域。但其存在添加量高，阻燃效率不夠的問題。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的之一在于提供一種含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑的制備方法，獲得將硼和鈦元素引入聚硅氧烷的硅氧骨架中而制備的一類新型高分子材料，使有機硅聚合物呈現空間立體結構，使得聚硅氧烷具有更高的耐熱性；鈦在熱塑性樹脂燃燒的高溫下具有很高的活性，會加速聚碳酸酯的分解成碳，有利于阻燃；苯基的引入可以提高阻燃的成碳率，氫鍵可以同熱塑性樹脂末端殘留的羥基反應接枝，使得阻燃劑更好的分散，起到阻燃的效果。該制備方法操作簡單，控制方便，生產效率高，生產成本低，可用于大規模生產。

本發明的目的之二在于提供一種含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑，通過氫鍵、苯基、鈦、硼和硅共聚化合物的協同阻燃作用，解決了復合困難和分散不均的問題，氫鍵、苯基、鈦、硼和硅共同合成于含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑中，避免了元素在結構中分散不均或者沒有化學鍵結合而很難達到相互協同的作用，在較低添加量(占熱塑性樹脂的0.2-5wt％)的情況下也能使熱塑性樹脂達到較好的阻燃效果。

本發明的目的之三在于提供一種含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑的應用，所述含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑應用于熱塑性樹脂的阻燃改性，例如：聚碳酸酯、聚酰胺、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)樹脂、聚碳酸酯/ABS共混物、聚酯、聚苯乙烯或聚烯烴(諸如聚丙烯或聚乙烯)。其可以與熱塑性樹脂的共混物共混。特別是聚碳酸酯的阻燃改性中，在聚碳酸酯300℃左右的高溫加工的條件下，結構中的氫鍵與聚碳酸酯的殘留官能團反應，特別是與聚碳酸酯樹脂末端殘留的羥基反應接枝，這樣的相容性更好，拉伸強度和彎曲強度性能更優異，透明度也更好。

本發明的目的之一通過下述技術方案實現：一種含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：

(S1)、將苯基硅烷偶聯劑、含氫硅烷偶聯劑、鈦酸酯單體、烷基硅烷偶聯劑和含硼單體按重量比10-60:10-50:10-50：10-50：10-50混合均勻后，得到混合液；

(S2)、在一定溫度條件下，邊攪拌邊向所述混合液中加入酸性催化劑持續反應一定時間后，再持續攪拌一定時間，然后升溫至一定溫度、抽真空除雜、烘干，得到含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑。

本發明的含氫聚鈦硼硅氧烷阻燃劑的制備方法，將苯基硅烷偶聯劑、含氫硅烷偶聯劑、鈦酸酯單體、烷基硅烷偶聯劑和含硼單體混合后，再在特定溫度和酸性催化劑作用下促進水解和反應，獲得具有氫鍵、苯基、鈦、硼和硅的透明共聚物，基團與基團之間并非簡單的物理混合，而是化學結合，其穩定性更高，更有利于鈦的均勻分布，促進阻燃，且維持甚至提升樹脂的力學性能。抽真空除雜以除去副產物醇類等。