一种磷改性聚酰胺阻燃高分子及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷改性聚酰胺阻燃高分子及其制备方法，通过在反应过程中加入羧乙基苯基磷酸和三羟乙基异氰尿酸酯，利用二者的协同阻燃作用制备得到一种阻燃性高的聚酰胺高分子。本发明专利技术的磷改性聚酰胺阻燃高分子的合成工艺简单，采用熔融缩聚的方法，充分地利用聚合反应器聚合，操作方便，能充分达到聚合所需要的聚合温度，聚合容量大，便于大量生产；在合成过程中也可以加入抗氧剂使磷改性聚酰胺阻燃高分子的物理性能更加优异。

【技术实现步骤摘要】
一种磷改性聚酰胺阻燃高分子及其制备方法
本专利技术涉及阻燃高分子的
，具体涉及一种磷改性聚酰胺阻燃高分子及其制备方法。
技术介绍
高分子材料具有质轻、耐化学腐蚀、易加工成型、使用温度范围广、性价比高等诸多优点，已被广泛应用在电子、电器、建筑等领域和日常生活中。但由于大多数高分子材料由C、H、O等元素组成，较易燃烧而引起火灾，对人们的生命财产带来巨大的威胁和损失。现有技术中提高高分子材料的阻燃性能的手段主要有三种：一是在高分子材料成型时加入阻燃剂，但是这种方法会导致阻燃剂的分散不均匀，以及后续使用过程中渗出的问题；二是在高分子材料成型品表面施加阻燃涂层，但是这种方法容易导致阻燃涂层脱落，降低阻燃性；三是在高分子材料制备过程中在高分子链中引入阻燃性基团，但是这种方法会导致高分子材料的物理、化学性能的改变，特别是结晶性能、加工性能的改变。现有阻燃剂主要是含有Al、N、P、Br、Cl、Si等元素的无机和有机阻燃剂，其中，卤素阻燃剂在发挥阻燃作用时会产生大量烟雾、腐蚀性气体和有毒气体，对环境和生物造成长期危害；而磷系和氮系阻燃剂是目前低烟、低毒阻燃剂的代表，具有较好的环保性能。聚酰胺是一种集力学性能、耐热性能、耐化学性能和自润滑性能于一体的高分子材料，常常用于工作环境要求比较苛刻的电子电器、汽车、航空航天等领域，但是聚酰胺的极限氧指数较低，易燃烧引发火灾。因此，如何制备一种环保高效的阻燃聚酰胺高分子材料逐渐成为人们的关注焦点。
技术实现思路
针对目前聚酰胺高分子材料的易燃性问题，以及阻燃剂的改性技术存在的种种不足之处，本专利技术的目的在于提供一种磷改性聚酰胺阻燃高分子，及其制备方法，所述磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备方法简单、成本低，制备得到的聚酰胺的阻燃性高，极限氧指数高，且保持了良好的力学性能。本专利技术解决上述问题实现上述目的的技术手段如下，一种磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备方法，包括以下步骤：(1)制备羧基封端的聚酰胺预聚体称取二胺和二酸加入反应容器中进行聚合反应，抽真空至100-200pa，反应温度180-250℃，反应2-4h，制备得到羧基封端的聚酰胺预聚体，其中，二胺和二酸的摩尔比是1:1.04-1.06；(2)制备磷改性聚醚称取羟基封端的聚醚或氨基封端的聚醚，加入羧乙基苯基磷酸和催化剂，抽真空至100-200pa，加热至150-200℃反应2-4h，冷却得到磷改性聚醚；其中，羟基封端的聚醚或氨基封端的聚醚与羧乙基苯基磷酸的摩尔比是1:1.05-1.1，催化剂的加入量是羧乙基苯基磷酸的1-2wt‰；(3)制备磷改性聚酰胺将步骤(1)得到的羧基封端的聚酰胺预聚体，步骤(2)得到的磷改性聚醚和三羟乙基异氰尿酸酯混合均匀，加入催化剂和抗氧剂，抽真空至100-200pa，加热至200-250℃反应2-4h，冷却得到磷改性聚酰胺阻燃高分子；其中，羧基封端的聚酰胺预聚体：磷改性聚醚：三羟乙基异氰尿酸酯的质量比100:60-70:1-3；催化剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体的1-2wt‰；抗氧剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体1-3wt％。进一步，所述二胺是含有5-12个碳原子的脂肪族二元胺，所述二酸是含有5-12个碳原子的脂肪族二元酸；进一步，所述羟基封端的醚或氨基封端的聚醚的分子量为400-800g/mol；进一步，所述催化剂是含有钛、锆、铪的金属衍生物，以M(OR)4表示。其中M代表上述金属原子，且R可以相同或不同，代表具有1-24个碳原子的烷基，它可以是线型的或者支链的。例如R包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、乙基己基。这类催化剂实例为Ti(OC2H5)4、Ti(OC3H7)4、Ti(OC4H9)4、Zr(OC2H5)4、Zr(OC4H9)4、Zr(OC6H13)4。另一方面，本专利技术的一个目的是提供一种上述制备方法得到的磷改性聚酰胺阻燃高分子，所述磷改性聚酰胺阻燃高分子的特性粘度为1.1-1.5dl/g，熔融温度Tm为230-260℃，极限氧指数为48-56％。与现有技术相比，本专利技术的磷改性聚酰胺阻燃高分子及其制备方法具有以下有益的效果：(1)本专利技术在磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备过程中添加羧乙基苯基磷酸，将磷元素掺杂进聚合物链段中，防止磷元素在后续加工过程中的物理损伤，极大的提高了聚酰胺的阻燃特性；同时，在制备过程中还施加三羟乙基异氰尿酸酯，提供适当的交联点，提高聚酰胺材料的物理性能；(2)本专利技术通过在聚醚软链段部分键合磷元素，在聚酰胺合成过程中施加三羟乙基异氰尿酸酯提供适量的氮元素，通过磷和氮元素的协同阻燃作用极大的提高了聚酰胺材料的阻燃性能；(3)本专利技术的磷改性聚酰胺阻燃高分子的合成工艺简单，采用熔融缩聚的方法，充分地利用聚合反应器聚合，操作方便，能充分达到聚合所需要的聚合温度，聚合容量大，便于大量生产；在合成过程中也可以加入抗氧剂使磷改性聚酰胺阻燃高分子的物理性能更加优异。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例1一种磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备方法，包括以下步骤：(1)制备羧基封端的聚酰胺预聚体称取己二胺和己二酸加入反应容器中进行聚合反应，抽真空至100pa，反应温度180℃，反应2h，制备得到羧基封端的聚酰胺预聚体，其中，二胺和二酸的摩尔比是1:1.04；(2)制备磷改性聚醚称取分子量为500g/mol羟基封端的聚醚，加入羧乙基苯基磷酸和催化剂Ti(OC2H5)4，抽真空至200pa，加热至200℃反应4h，冷却得到磷改性聚醚；其中，羟基封端的聚醚与羧乙基苯基磷酸的摩尔比是1:1.1，催化剂的加入量是羧乙基苯基磷酸的1wt‰；(3)制备磷改性聚酰胺将步骤(1)得到的羧基封端的聚酰胺预聚体，步骤(2)得到的磷改性聚醚和三羟乙基异氰尿酸酯混合均匀，加入催化剂Ti(OC2H5)4和抗氧剂，抽真空至100pa，加热至200℃反应4h，冷却得到磷改性聚酰胺阻燃高分子；其中，羧基封端的聚酰胺预聚体：磷改性聚醚：三羟乙基异氰尿酸酯的质量比100:60:1；催化剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体的1wt‰；抗氧剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体1wt％。本实施例制备得到的磷改性聚酰胺阻燃高分子的特性粘度为1.2dl/g，熔融温度Tm为240℃，极限氧指数为48％。实施例2一种磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备方法，包括以下步骤：(1)制备羧基封端的聚酰胺预聚体称取辛二胺和己二酸加入反应容器中进行聚合反应，抽真空至200pa，反应温度250℃，反应4h，制备得到羧基封端的聚酰胺预聚体，其中，二胺和二酸的摩尔比是1:1.06本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)制备羧基封端的聚酰胺预聚体/n称取二胺和二酸加入反应容器中进行聚合反应，抽真空至100-200pa，反应温度180-250℃，反应2-4h，制备得到羧基封端的聚酰胺预聚体，其中，二胺和二酸的摩尔比是1:1.04-1.06；/n(2)制备磷改性聚醚/n称取羟基封端的聚醚或氨基封端的聚醚，加入羧乙基苯基磷酸和催化剂，抽真空至100-200pa，加热至150-200℃反应2-4h，冷却得到磷改性聚醚；其中，羟基封端的聚醚或氨基封端的聚醚与羧乙基苯基磷酸的摩尔比是1:1.05-1.1，催化剂的加入量是羧乙基苯基磷酸的1-2wt‰；/n(3)制备磷改性聚酰胺/n将步骤(1)得到的羧基封端的聚酰胺预聚体，步骤(2)得到的磷改性聚醚和三羟乙基异氰尿酸酯混合均匀，加入催化剂和抗氧剂，抽真空至100-200pa，加热至200-250℃反应2-4h，冷却得到磷改性聚酰胺阻燃高分子；其中，羧基封端的聚酰胺预聚体：磷改性聚醚：三羟乙基异氰尿酸酯的质量比100:60-70:1-3；催化剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体的1-2wt‰；抗氧剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体1-3wt％。/n...

【技术特征摘要】
1.一种磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备羧基封端的聚酰胺预聚体
称取二胺和二酸加入反应容器中进行聚合反应，抽真空至100-200pa，反应温度180-250℃，反应2-4h，制备得到羧基封端的聚酰胺预聚体，其中，二胺和二酸的摩尔比是1:1.04-1.06；
(2)制备磷改性聚醚
称取羟基封端的聚醚或氨基封端的聚醚，加入羧乙基苯基磷酸和催化剂，抽真空至100-200pa，加热至150-200℃反应2-4h，冷却得到磷改性聚醚；其中，羟基封端的聚醚或氨基封端的聚醚与羧乙基苯基磷酸的摩尔比是1:1.05-1.1，催化剂的加入量是羧乙基苯基磷酸的1-2wt‰；
(3)制备磷改性聚酰胺
将步骤(1)得到的羧基封端的聚酰胺预聚体，步骤(2)得到的磷改性聚醚和三羟乙基异氰尿酸酯混合均匀，加入催化剂和抗氧剂，抽真空至100-200pa，加热至200-250℃反应2-4h，冷却得到磷改性聚酰胺阻燃高分子；其中，羧基封端的聚酰胺预聚体：磷改性聚醚：三羟乙基异氰尿酸酯的质量比100:60-70:1-3；催化剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体的1-2wt‰；抗氧剂的加入量是羧基封端的聚酰胺预聚体1-3wt％。


2.根据权利要求1所述的一种磷改性聚酰胺阻燃高分子的制备方法，其特征在于：所述二胺是含有5-12个碳原子的脂肪族二元胺。

【专利技术属性】
技术研发人员：谢珈璐，
申请(专利权)人：广州珈鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44