一种含磷阻燃可降解聚酯材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及可降解材料技术领域，尤其涉及一种含磷阻燃可降解聚酯材料及其制备方法，含磷阻燃可降解聚酯材料包括可降解聚酯和含磷阻燃剂；含磷阻燃剂包括含膦阻燃物、2

【技术实现步骤摘要】
一种含磷阻燃可降解聚酯材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可降解材料
，尤其涉及一种含磷阻燃可降解聚酯材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前市面上大部分的发泡塑料制品都是石油基产品，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等，此类产品虽然具有密度低、强度高、价格便宜等优势，但是他们都难以降解或不能降解，其产生的“白色污染”已成为危害社会环境的世界性公害，严重阻碍了社会经济和环境的可持续发展。
[0003]随着时代的发展，开发一种可降解阻燃泡沫塑料来替代不可降解塑料势在必行。生物可降解聚合物主要包括聚乳酸(PLA)、聚丁酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)等，这些材料对人类可持续发展具有重要的意义。
[0004]从国内外公开的专利来看，可降解材料主要应用在医药领域，只要涉及药物微球载体、防粘膜、生物导管、骨科用固定物、骨科手术器件、药物复合高分子支架、人工骨等，生物降解材料还应用于包装、纤维、农业、注塑等领域。
[0005]作为生物可降解材料，目前还没有阻燃材料的商业供应。目前，聚合物常用的阻燃改性主要采用添加有机或者无机填充型，或者小分子阻燃剂的方法。含卤阻燃剂添加量少，阻燃效率高，但是含卤阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒气体，对环境造成二次污染。因此，无卤阻燃改性是市场发展的主流。无卤阻燃同时满足可降解聚酯材料鲜有报道。中国专利CN201610272620.X公开了一种PLA增韧改性的复合材料，采用了次磷/膦酸盐阻燃剂，这种阻燃剂分子量小，与基材相容性差，容易析出。
[0006]因此，急需寻找一种无卤阻燃可降解聚酯材料，使该材料在提高阻燃性能的同时，还可以增加材料的熔体强度，同时还可以生物分解。

技术实现思路

[0007]针对上述存在的问题，本专利技术公开了一种阻燃性能和机械性能好的可降解材料及其制备方法。
[0008]本专利技术的第一个方面，提供了一种含磷阻燃可降解聚酯材料，包括可降解聚酯和含磷阻燃剂；
[0009]所述含磷阻燃剂包括含膦阻燃物、2-羧乙基苯基次磷酸、DOPO及其改性物中的一种或多种。
[0010]在本专利技术中，含膦阻燃物与可降解聚酯可发生酯交换反应，2-羧乙基苯基次磷酸与可降解聚酯可发生酯交换反应，DOPO与可降解聚酯可发生开环扩链反应。
[0011]优选的，所述可降解聚酯包括聚乳酸、聚丁酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或多种。
[0012]优选的，所述含膦阻燃齐聚物或大分子包括如下式I所示的聚膦酸酯及其衍生物、或者如下式II所示的聚膦酸酯或膦酸酯-碳酸酯共聚物；
[0013][0014]其中，R1、R2包括：
[0015][0016]R3选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基或仲丁基；
[0017]R4选自
[0018]R5选自
[0019][0020]其中，R1、R2、R3与上述式I中R1、R2、R3相同。
[0021]优选的，还包括促进剂、成核剂、抗氧剂、扩链剂。
[0022]优选的，所述含磷阻燃可降解聚酯材料包括如下重量份的组分：
[0023][0024]优选的，所述促进剂包括全部或部分金属皂化物促进剂，比如上海壮景化工的TR030H。
[0025]优选的，所述抗氧剂包括受阻酚类、亚膦酸酯类、芳香胺、硫代硫酸酯中的一种或多种。
[0026]优选的，所述扩链剂包括酸酐、恶唑啉化合物和异氰酸酯中的一种或多种；进一步优选的，所述酸酐包括PMDA、所述恶唑啉化合物包括BOZ、所述异氰酸酯包括MDI、HDI、TDI等。
[0027]优选的，所述成核剂包括易于分散的纳米粉体材料；进一步优选的，所述易于分散的纳米粉体材料选自但不限于BF成核剂系列、碳纳米管、纳米钛白粉、滑石粉、改性碳酸钙、石墨烯、炭黑、硅灰石粉、蒙脱土、高岭土或四氟乙烯粉剂中的至少一种；更进一步优先的，选自BF成核剂系列。所述BF成核剂系列为上海壮景化工的BF成核剂系列，包括但不限于BF-20、BF-NC、BF-sil。
[0028]本专利技术的第二个方面，提供了一种制备含磷阻燃可降解聚酯材料的方法，包括以下步骤：
[0029]S1、称取各组分物料，混合物料；
[0030]S2、将混合的物料置于双螺杆挤出机，150-250℃熔融挤出，冷却造粒，制成含磷阻燃可降解聚酯材料。
[0031]优选的，混合物料过程可通过管道式反应器或者釜式反应器完成。其中，管道式反应器需要包含推送高粘度熔体的螺杆组合，或者泵结构单元。
[0032]优选的，在合成过程中还包括将含磷阻燃可降解聚酯材料进行液相增粘、固相增粘或螺杆挤出增粘。通过增粘可以使可降解聚酯分子量提升；使阻燃剂分子量提升；增加降解效率。
[0033]本专利技术提供的含磷阻燃可降解聚酯材料具有良好的加工性能，特别适用于吹膜，流延，双拉，纺丝等具有一定拉伸要求的加工方式，且所得材料，膜片材，和纤维，具有良好的阻燃和生物降解性能；本专利技术提供的含磷阻燃可降解聚酯的阻燃等级为VTM0(GB 4943.1-2011)，建筑B1(GB8624-1997)，V0(UL94)，和M1(NFP92-507)。
[0034]与现有技术相比，上述专利技术具有如下优点或者有益效果：
[0035]1、本专利技术采用的聚酯材料为可降解的，为绿色环保材料；
[0036]2、本专利技术制备的含磷阻燃可降解聚酯材料在添加较少阻燃剂的情况下也能表现
出优异的阻燃性能、机械性能；
[0037]3、本专利技术所使用的阻燃剂以大分子链的形式存在聚酯之中，在一定程度上提高了聚酯的熔体强度，且阻燃剂无析出，阻燃效果可持久保持；
[0038]4、本专利技术的阻燃剂通过酯交换方法或开环扩链引入聚酯主链，阻燃剂和聚酯结合力为化学键；
[0039]5、本专利技术所制备的含磷阻燃可降解聚酯材料可用于膜片材和纤维等，适用范围广。
具体实施方式
[0040]本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本专利技术的实质内容，在此不予赘述。
[0041]实施例1
[0042]20wt％的聚膦酸酯A(结构式为：
[0043]的含磷阻燃剂，R1为甲R2为R3为甲基、R4为R5为n为5)、0.4wt％的亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂)、77.6wt％PBAT树脂和2.0wt％的其它助剂(1.0wt％扩链剂PMDA，1.0wt％成核剂BF-20)在高速混合机中混合均匀，加入双螺杆挤出机中，在180℃～220℃中熔融挤出，并冷却造粒。经注塑机打样，得到标准样条，用于测试力学性能及阻燃性能等。
[0044]实施例2
[0045]将18.0wt％的聚膦酸酯A、0.4wt％的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含磷阻燃可降解聚酯材料，其特征在于，包括可降解聚酯和含磷阻燃剂；所述含磷阻燃剂包括含膦阻燃物、2-羧乙基苯基次磷酸、DOPO及其改性物中的一种或多种。2.如权利要求1所述的含磷阻燃可降解聚酯材料，其特征在于，所述可降解聚酯包括聚乳酸、聚丁酸丁二醇酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或多种。3.如权利要求1或2所述的含磷阻燃可降解聚酯材料，其特征在于，所述含膦阻燃齐聚物或大分子包括如下式I所示的聚膦酸酯及其衍生物、或者如下式II所示的聚膦酸酯或膦酸酯-碳酸酯共聚物；其中，R1、R2包括：R3包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基或仲丁基；R4包括R5包括R5包括其中，R1、R2、R3与上述式I中R1、R2、R3相同。4.如权利要求1所述的含磷阻燃可降解聚酯材料，其特征在于，还包括促进剂、成核剂、抗氧剂、扩链剂中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的含磷阻燃可降解聚酯材料，其特征在于，所述含磷阻燃可降解聚酯材料包...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿强，郭静蓉，景浩，
申请(专利权)人：今创景新材料科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：