一种磺化SEBS基稀土离聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种磺化SEBS基稀土离聚物的制备方法，包括以下步骤：将SEBS溶解后，加入磺化剂进行磺化反应，反应液中加入终止剂终止反应；然后加入稀土金属盐，将整个反应体系倒入≥50℃水中，得沉淀物，沉淀物经洗涤、干燥后，得磺化SEBS基稀土离聚物。制备的离聚物实现了PC的冲击韧性及阻燃性能的提高，并基本维持了PC的高热稳定性、透明度及力学强度。

【技术实现步骤摘要】
一种磺化SEBS基稀土离聚物及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料
，涉及一种磺化SEBS基稀土离聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
由于优异的热塑加工性、尺寸稳定性、抗冲击性、透光性、介电性、耐老化性等，聚碳酸酯(PC)已经广泛应用在建筑、照明采光、航空航天、车辆工程、医药器材等领域。近年来由于物联网、5G、人工智能等新技术的崛起，PC越来越多的在电子通讯、高端传感、智能家居、无人驾驶等行业崭露头角，目前其增速和年产量均位于五大通用工程塑料之首。然而，PC分子链内有丰富的烃链和苯环，易燃性较高，燃烧发烟量大。一旦有持续的热源或明火，燃烧即会蔓延，且伴随明显的熔融滴落，易引发大规模火灾和二次伤害，释放出的热量和烟雾密度高，阻碍逃生，使人窒息死亡。传统的PC阻燃材料虽然具有较好阻燃效果，但材料的冲击韧性、热稳定性、透明性等往往大打折扣。为了尽可能小的影响PC作为工程塑料的综合性能，目前商品化最成熟的PC阻燃剂为磺酸盐类，作为PC的专一阻燃剂，磺酸盐通常以极低的添加量(0.2～2‰左右)便可使得PC的极限氧指数(LOI)超过30％并通过UL-94V-0级别。但目前使用的磺酸盐以小分子为主，在PC基体中的分散性、耐久性较差，且会大幅降低PC的热稳定性、冲击韧性、力学强度、延展性等关键指标，并且在锥形量热试验中的热释放抑制表现不佳。目前使用的磺酸盐的金属反离子几乎为Na和K为代表的一价碱金属，对PC的阻燃机制主要集中在气相，缺少对PC催化成炭的凝聚相阻燃作用，这无疑降低了阻燃效率。因此，研究出一种新型的阻燃剂用于PC材料中，在确保PC阻燃性能的前提下，保持甚至提升其冲击韧性、断裂强度、热稳定性、透明性等综合指标，并改善阻燃剂易迁移抽出的缺陷，对于扩展PC的应用领域和高性能化改性具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种磺化SEBS基稀土离聚物，该离聚物实现了PC的冲击韧性及阻燃性能的提高，并基本维持了PC的高热稳定性、透明度及力学强度。本专利技术的第一个目的在于提供一种磺化SEBS基稀土离聚物，所述磺化SEBS基稀土离聚物的分子结构式如下所示：式中，x1+x2+m+n+y1+y2≥10，x1≥0，y2≥0，x2、m、n、y1＞0，R为稀土金属。SEBS为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，本专利技术的磺化SEBS基稀土离聚物是以SEBS弹性体为基础，在SEBS苯环上连接磺酸基，磺酸基的氢离子被稀土金属离子中和而得。磺化SEBS基稀土离聚物为大分子结构，相比小分子磺酸盐在耐迁移抽出、改善分散性、增韧改性等方面有着很大的优势；而离聚物中的稀土金属可抑制熔滴物的形成、催化基体成炭，在凝聚相-气相中同时发挥阻燃作用；离聚物中的磺酸基在金属存在下，捕捉高活性自由基并稀释可燃性气体。因此，本专利技术提供的磺化SEBS基稀土离聚物结合了稀土金属的凝聚相催化成炭作用、磺酸盐的高效阻燃性、大分子阻燃剂的增韧和耐抽出优势，应用于PC中，可实现PC的增韧和阻燃改性，并基本维持PC的高热稳定性、透明度及力学强度。本专利技术磺化SEBS基稀土离聚物中的稀土金属为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的任意一种或多种。本专利技术的第二个目的在于提供一种上述磺化SEBS基稀土离聚物的制备方法，包括以下步骤：将SEBS溶解后，加入磺化剂进行磺化反应，反应液中加入终止剂终止反应；然后加入稀土金属盐，将整个反应体系倒入≥50℃水中，得沉淀物，沉淀物经洗涤、干燥后，得磺化SEBS基稀土离聚物。SEBS溶解于有机溶剂中，有机溶剂为可溶解SEBS的溶剂，包括但不限于1,2-二氯乙烷(DEC)等。SEBS溶于有机溶剂中，浓度为50-160g/L。作为优选，SEBS中的聚苯乙烯(PS)嵌段的质量分数为10-70％。过低或过高PS含量的SEBS将不具有弹性体的特性。作为优选，所述磺化剂为氨基磺酸、浓硫酸、三氧化硫、发烟硫酸、氯磺酸、亚硫酸盐、硫酸盐等。磺化剂现配现用，以防失效。浓硫酸指的是质量分数为95％-98％的硫酸，发烟硫酸为向浓硫酸中通入三氧化硫而得。作为优选，每10gSEBS添加0.05-0.5mol磺化剂进行磺化反应。作为优选，所述磺化反应温度为50-80℃，反应时间为12-30h。反应液中加入的终止剂可以干扰磺化反应进行的、使磺酸根可以以H封端、且容易后处理除去，优选为异丙醇(IPA)。作为优选，每10gSEBS添加1-15ml终止剂终止反应。作为优选，所述稀土金属盐由酸根离子与稀土金属离子组成。所述酸根离子为酸电离时产生的阴离子，包括但不限于硝酸根、硫酸根、碳酸根、醋酸根等，所述稀土金属离子为镧离子、铈离子、镨离子、钕离子、钷离子、钐离子、铕离子、钆离子、铽离子、镝离子、钬离子、铒离子、铥离子、镱离子、镥离子、钪离子、钇离子中的任意一种或多种。所述稀土金属盐可列举为醋酸铈、硝酸铈、硝酸镱、醋酸镧等。磺化后的SEBS经过滴定、pH值测量、元素分析等技术手段测得其相应的磺化度，进而加入稍高于相应化学计量的稀土金属盐以中和磺酸基，得到磺化SEBS基稀土离聚物。加入稀土金属盐中和磺酸基后，将整个反应体系倒入≥50℃水(优选为沸水)中，析出沉淀物，沉淀物经洗涤、过滤、干燥等后处理步骤获得最终磺化SEBS基稀土离聚物。后处理具体为将沉淀物进行多次水洗涤、负压抽滤、并真空干燥，所述真空干燥为在40-100℃的真空烘箱中干燥至恒重。本专利技术的第三个目的在于提供一种PC复合材料，所述PC复合材料包括80.0-99.5wt％的PC和0.5-20.0wt％的磺化SEBS基稀土离聚物。磺化SEBS基稀土离聚物中含有聚苯乙烯链段，这与PC的大分子链之间存在良好的π-π共轭作用，同时二者分子链的活动能力相近，具有很好的热力学相容驱动力，促使磺化SEBS基稀土离聚物在PC基体内均匀分散；磺化SEBS基稀土离聚物的大分子弹性体的化学结构与聚碳酸酯分子链具有很好的相容性，赋予PC极佳的冲击韧性，链段活动能力较低也保证了阻燃剂不易迁移、抽出；磺化SEBS基稀土离聚物的稀土磺酸盐则实现了凝聚相-气相双相阻燃。磺化SEBS基稀土离聚物具有高效的阻燃效率，使得磺化SEBS基稀土离聚物在PC中用量很少就能达到优异的阻燃效果，少量磺化SEBS基稀土离聚物的添加几乎保持了PC材料的高透明度、力学强度和热稳定性。作为优选，所述复合材料包括94.0～99.5wt％的PC和0.5-6.0wt％的磺化SEBS基稀土离聚物。作为优选，所述复合材料包括95.0～99.0wt％的PC和1.0-5.0wt％的磺化SEBS基稀土离聚物。本专利技术的第四个目的在于提供一种PC复合材料的制备方法，所述制备方法为：按上述质量百分比称取磺化SEBS基稀土离聚物和PC，并将二者分别进行干燥处理；再将干燥后的磺化SEBS基稀土离聚物和PC预混；最后熔融共混制备PC复合材料。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磺化SEBS基稀土离聚物，其特征在于，所述磺化SEBS基稀土离聚物的分子结构式如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种磺化SEBS基稀土离聚物，其特征在于，所述磺化SEBS基稀土离聚物的分子结构式如下所示：



式中，x1+x2+m+n+y1+y2≥10，
x1≥0，y2≥0，
x2、m、n、y1＞0，
R为稀土金属。


2.一种如权利要求1所述的磺化SEBS基稀土离聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将SEBS溶解后，加入磺化剂进行磺化反应，反应液中加入终止剂终止反应；然后加入稀土金属盐，将整个反应体系倒入≥50℃水中，得沉淀物，沉淀物经洗涤、干燥后，得磺化SEBS基稀土离聚物。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述SEBS中的聚苯乙烯嵌段的质量分数为10-70％。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磺化剂为氨基磺酸、浓硫酸、三氧化硫、发烟硫酸、氯磺酸、亚硫酸盐、硫酸盐。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磺化反应温度为50-80℃，反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉诗雅，赛霆，郭正虹，方征平，
申请(专利权)人：浙大宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33