一种抗融滴阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种抗融滴阻燃剂及其制备方法和应用，其制备方法包括：(1)以无水二氯甲烷作为反应溶剂，搅拌状态下加入羧基化碳纳米球、4

【技术实现步骤摘要】
一种抗融滴阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种抗融滴阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]当今各种聚合物材料以其优异的综合性能正在逐步取代传统材料，在许多领域得到了广泛的应用。与此同时，聚合物的易燃问题也带来了极大地安全隐患。聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是目前应用范围最广泛、使用量最大的高分子材料之一，但PET的极限氧指数约为21％，属于易燃材料，且其燃烧时还伴有严重的融滴，极易造成火灾蔓延或引发二次伤害。因此，改善PET的阻燃性和抗融滴性意义重大。
[0003]目前PET阻燃改性的主流方法是引入含卤或含磷阻燃剂，但含卤素阻燃剂燃烧后会产生二噁英等有毒有害物质，对人体健康和环境造成危害。而多数含磷聚酯的阻燃性则主要是通过熔体滴落带走燃烧区域的热量和火焰来实现的，未能解决PET的融滴问题。因此，同时赋予PET阻燃和抗融滴特性是目前PET阻燃改性面临的一大难点。
[0004]近年来，碳基阻燃剂作为一种新型阻燃剂表现出巨大的发展潜力。与传统阻燃剂相比，以碳纳米材料为基础制备的新型阻燃剂在改善聚合物的成炭质量、降低热释放速率、提高热稳定性等方面表现突出，并且还具有无卤、环保等优点。现有研究表明，仅需少量碳纳米管、石墨烯等的加入，就能有效改善PET的阻燃性能，并且不对其力学性能造成明显影响。然而，单纯添加碳纳米材料无法有效改善PET的抗融滴性。因此，对碳纳米材料进行表面改性，构建阻燃和抗融滴功效为一体的新型阻燃剂，具有广阔的应用前景。
专利技术内容
[0005]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种抗融滴阻燃剂及其制备方法和应用。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种抗融滴阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)在三口烧瓶中加入一定量的无水二氯甲烷作为反应溶剂，搅拌状态下加入羧基化碳纳米球、4
‑
苯亚甲基氨基苯酚、4
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二甲氨基吡啶和N
‑
N
’‑
二环己基碳二亚胺，在20～50℃下搅拌反应；
[0009](2)抽滤除去步骤(1)产物中的液体，将固体产物依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤至滤液澄清透明，之后将滤饼真空干燥后研磨成粉末；
[0010](3)将步骤(2)所得的粉末加入乙二醇中，之后超声分散；
[0011](4)将步骤(3)分散好的混合液转入接有冷凝装置和抽真空装置的三口烧瓶，加入对苯二甲酸二甲酯和乙酸锌，在搅拌状态下加热至180～195℃进行酯交换反应，待甲醇蒸出量达到理论量时向三口烧瓶中加入缩聚催化剂三氧化二锑，之后抽真空至12～20Pa，并
升温至210～285℃进行高真空缩聚，待体系粘度达到要求时停止反应；
[0012](5)将步骤(4)所得的反应物用无水乙醇抽滤洗涤至滤液澄清透明，之后将滤饼真空干燥后研磨成粉末，即得抗融滴阻燃剂。
[0013]作为优选方案，所述步骤(1)中，羧基化碳纳米球、4
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苯亚甲基氨基苯酚和N
‑
N
’‑
二环己基碳二亚胺的质量比为2～4：1：1，4
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二甲氨基吡啶的用量为4
‑
苯亚甲基氨基苯酚的1/30～1/10。
[0014]作为优选方案，所述步骤(2)中，真空干燥的温度为100～120℃、时间为4～6h。
[0015]作为优选方案，所述步骤(3)中，超声分散的温度为20～25℃、功率为30～50kHz、时间为5～15min。
[0016]作为优选方案，所述步骤(4)中，步骤(2)所得的粉末与对苯二甲酸二甲酯的质量比为1：1；
[0017]乙酸锌的用量为对苯二甲酸二甲酯的1/30～1/10；
[0018]缩聚催化剂三氧化二锑的用量为对苯二甲酸二甲酯的1/30～1/10。
[0019]作为优选方案，所述步骤(5)中，真空干燥的温度为100～120℃、时间为3～5h。。
[0020]作为优选方案，所述羧基化碳纳米球为黑色球状纳米颗粒，颗粒尺寸为50～80nm；所述抗融滴阻燃剂为黑色粉末状，粒径为60～90nm的球形颗粒。
[0021]本专利技术还提供一种抗融滴阻燃剂，采用如上任一项方案所述的制备方法制得。
[0022]本专利技术还提供如上方案所述的抗融滴阻燃剂的应用，包括：
[0023]将预先干燥的抗融滴阻燃剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯切片通过熔融共混法混合，制得PET阻燃复合材料；
[0024]PET阻燃复合材料的极限氧指数不小于27％，UL 94垂直燃烧等级不低于V
‑
0级。
[0025]作为优选方案，所述抗融滴阻燃剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的质量比为3～10：100。
[0026]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
[0027](1)本专利技术的抗融滴阻燃剂的生产工艺简单，绿色环保，不含卤素。
[0028](2)本专利技术的抗融滴阻燃剂能在较低添加量的情况下达到较好的阻燃和抗融滴效果，且阻燃剂粒径小，可应用于其他聚合物体系中，具有较大的发展潜力。
[0029](3)本专利技术制得的PET阻燃复合材料具备较好的阻燃性和抗融滴性，且力学性能不受明显影响。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1的抗融滴阻燃剂的红外光谱图；
[0031]图2为本专利技术实施例1的PET和MCNSs
‑
BA/PET燃烧后的对比图。
具体实施方式
[0032]以下通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步解释说明。
[0033]实施例1：
[0034]本实施例的抗融滴阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0035](1)在三口烧瓶中加入100mL无水二氯甲烷作为反应溶剂，搅拌状态下加入3g羧基
化的碳纳米球(CNSs
‑
COOH，为黑色球状纳米颗粒，颗粒尺寸为50～60nm)、1g 4
‑
苯亚甲基氨基苯酚(BA)、0.1g 4
‑
二甲氨基吡啶(DMAP)和1g N
‑
N
’‑
二环己基碳二亚胺(DCC)，在30℃下搅拌反应2h；
[0036](2)抽滤除去步骤(1)产物中的液体，将固体产物依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤至滤液澄清透明，将滤饼在120℃下干燥4h后研磨成均匀的粉末；
[0037](3)将3g步骤(2)所得的粉末加入120mL乙二醇(EG)中，在20℃、40kHz的条件下超声分散10min；
[0038](4)将步骤(3)分散好的混合液转入接有冷凝装置和抽真空装置的三口烧瓶，加入3g对苯二甲酸二甲酯(DMT)和0.3g乙酸锌(Zn(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗融滴阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在三口烧瓶中加入一定量的无水二氯甲烷作为反应溶剂，搅拌状态下加入羧基化碳纳米球、4
‑
苯亚甲基氨基苯酚、4
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二甲氨基吡啶和N
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N
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二环己基碳二亚胺，在20～50℃下搅拌反应；(2)抽滤除去步骤(1)产物中的液体，将固体产物依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤至滤液澄清透明，之后将滤饼真空干燥后研磨成粉末；(3)将步骤(2)所得的粉末加入乙二醇中，之后超声分散；(4)将步骤(3)分散好的混合液转入接有冷凝装置和抽真空装置的三口烧瓶，加入对苯二甲酸二甲酯和乙酸锌，在搅拌状态下加热至180～195℃进行酯交换反应，待甲醇蒸出量达到理论量时向三口烧瓶中加入缩聚催化剂三氧化二锑，之后抽真空至12～20Pa，并升温至210～285℃进行高真空缩聚，待体系粘度达到要求时停止反应；(5)将步骤(4)所得的反应物用无水乙醇抽滤洗涤至滤液澄清透明，之后将滤饼真空干燥后研磨成粉末，即得抗融滴阻燃剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，羧基化碳纳米球、4
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苯亚甲基氨基苯酚和N
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N
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二环己基碳二亚胺的质量比为2～4：1：1，4
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二甲氨基吡啶的用量为4
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苯亚甲基氨基苯酚的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雅茹，肖云超，唐柏林，管纪鹏，沈小军，李佳倩，陈艳珍，郭健鑫，刘茜，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：