一种聚酯用耐高低温阻燃剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种聚酯用耐高低温阻燃剂、制备方法及其应用，聚酯用耐高低温阻燃剂包括如下原料：苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物、浓硫酸，苯基磷腈类化合物的官能度为1，羟基吡嗪类化合物为2或3。本发明专利技术以苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物为原料，在浓硫酸的催化作用下发生腈基的醇解成酯反应，产物与PET具有良好的相容性，可在不对PET机械性能造成过多损伤的前提下还能高效阻燃，包含这种阻燃剂的PET复合材料的耐高低温循环老化性能优异。本发明专利技术合成的阻燃剂热稳定性好，在阻燃过程中不会释放有害气体，添加少量即可取得良好的阻燃效果。本发明专利技术制备方法简单，适合大规模生产使用。生产使用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯用耐高低温阻燃剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于阻燃剂
，具体涉及一种聚酯用耐高低温阻燃剂、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]聚酯，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，是一种耐化学试剂、热稳定性好、高强度、透明度高和可纺性好的结晶聚合物。PET作为热塑性树脂已经成为继尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚之后的第五大工程塑料，广泛的应用于医疗卫生、电子电器、建筑、汽车、包装工业等领域，包装是聚酯最大的非纤维应用市场、也是近年来增长最快的聚酯应用领域。目前，随着食品包装用塑料的需求不断增加,聚酯包材的生产和应用正在以史无前例的速度发展，其中特别是PET类包装材料,正以后起之秀的强大竞争力和巨大生命力朝着广泛的应用方向发展。
[0003]一般，聚酯塑料燃烧过程常常伴随火焰及大量带火焰或不带火焰的滴落物，极易引起周围可燃物着火，引起“二次燃烧”，扩大火灾范围和蔓延范围，滴落物也容易灼伤人的皮肤，氧指数仅为20
‑
22％，随着人们生活水平的提高，各国家组织相继对聚酯塑料阻燃性提出了更高的要求。目前对聚酯阻燃效果较好的阻燃剂为磷/氮系添加型阻燃剂，包括三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵等，如专利CN201610547345.8公开了一种阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯体系及其制备方法，该阻燃PET体系包括PET和膨胀型阻燃剂，所述膨胀型阻燃剂包括酸源、炭源/气源，其中，所述酸源为聚磷酸铵，所述炭源/气源为三(2
‑
羟乙基)异氰尿酸酯与有机酸合成的酯。专利CN201410508022.9公开了三嗪三苯基次膦酸仲丁酯阻燃剂组合物及其应用方法，阻燃剂组合物是由三聚氰胺氰尿酸盐(简称MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(简称MPP)、9，10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物(简称DOPO)、甲基硅酸季戊四醇酯(简称PEMS)中的任意两种、三种或四种与三嗪三苯基次膦酸仲丁酯(简称TTPS)以任意比例复配、均匀混合制得，且TTPS的重量分数大于零，可用作聚酯PET等材料的阻燃剂。上述现有技术均为磷/氮系添加型阻燃剂对PET进行阻燃改性，不仅能对PET发挥阻燃作用，还具有可根据具体情况选择其他阻燃剂或抑烟剂进行灵活搭配使用的优点；但不难发现上述阻燃剂与PET的相容性较差，不仅对PET的机械性能有较大损伤，由于一些PET包装材料时常要经历高低温的情景，阻燃剂容易发生迁移，造成包材中阻燃剂分布不均，不利于阻燃。
[0004]因此，开发一种与聚酯相容性好，在不对聚酯机械性能造成过多损伤的前提下还能高效阻燃，特别是当聚酯阻燃材料经历高低温循环老化后依然能够使材料保持良好的阻燃性能的阻燃剂，对人类的生命财产安全和聚酯在包装材料领域的应用具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种聚酯用耐高低温阻燃剂、制备方法及其应用，本专利技术以苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物为原料，在浓硫酸的催化作用下发生腈基的醇解成酯反应，产物与聚酯具有良好的相容性，包含这种阻燃剂的聚酯复合材料的
耐高低温循环老化性能优异。
[0006]为实现上述目的，采取以下具体技术方案：
[0007]一种聚酯用耐高低温阻燃剂，所述聚酯用耐高低温阻燃剂包括如下原料：苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物、浓硫酸，所述苯基磷腈类化合物的官能度为1，所述羟基吡嗪类化合物为2官能度羟基吡嗪类化合物和/或3官能度羟基吡嗪类化合物。
[0008]进一步地，所述苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物中腈基和羟基摩尔比为1.14
‑
1.26:1，所述浓硫酸中H2SO4与羟基吡嗪类化合物中羟基摩尔比为1.25
‑
1.45:1，所述浓硫酸的浓度为93
‑
98wt％。
[0009]因为反应过程中浓硫酸兼具小分子产物NH3的成盐剂和催化剂的作用，所以浓硫酸的用量比较大，太少会造成产率过低。
[0010]所述2官能度羟基吡嗪类化合物选自2,3
‑
吡嗪二甲醇、2,5
‑
吡嗪二乙醇、3,6
‑
二甲基
‑
2,5
‑
吡嗪二甲醇、3
‑
乙基
‑
2,5
‑
吡嗪二乙醇、2,2'
‑
(3
‑
甲基
‑
2,5
‑
吡嗪二基)二乙醇中的一种或两种及以上的组合；
[0011]所述3官能度羟基吡嗪类化合物为(6
‑
甲基
‑
2,3,5
‑
吡嗪三基)三甲醇、1
‑
[5
‑
(2
‑
羟基乙基)
‑2‑
吡嗪基]‑
1,2
‑
乙二醇。
[0012]优选的，羟基吡嗪类化合物为3官能度羟基吡嗪类化合物。
[0013]所述苯基磷腈类化合物选自(二苯基磷酰)乙腈、(二苯基磷酰)丙腈、4
‑
氰基苯基乙基对苯基膦酸酯、(3
‑
氰基苯基)
‑
磷酸二乙酯、4
‑
氰苯基二乙基亚磷酸、二甲基4
‑
氰基苯基磷酸酯中的一种或两种及以上的组合。
[0014]优选的，所述苯基磷腈类化合物选自(二苯基磷酰)乙腈、(二苯基磷酰)丙腈、4
‑
氰基苯基乙基对苯基膦酸酯中的一种或两种及以上的组合。
[0015]苯基磷腈类化合物和羟基吡嗪类化合物在浓硫酸的催化作用下发生腈基的醇解成酯反应，专利技术人发现通过调节反应原料的官能度及原料的种类等因素可以调节阻燃剂与PET的相容性，特别是本专利技术优选的实施例所获得的阻燃剂与聚酯不仅相容性好，包含这种阻燃剂的聚酯复合材料机械性能还没有明显损伤，其经历高低温循环老化后还能保持良好的阻燃性能。
[0016]本专利技术还提供了上述聚酯用耐高低温阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
[0017]将苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物、催化剂、有机溶剂混合均匀，升温至回流状态并恒温，搅拌条件下进行反应，旋蒸浓缩，将浓缩物倒入冰水中，分离油层，调节pH至中性，再次分离油层，干燥剂干燥，过滤、柱层析分离。
[0018]所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、二苯醚、二氧六环中的一种或两种的组合；所述回流温度为100
‑
140℃，所述反应时间为3
‑
5h，所述调节pH为加碱或碱液进行调节，所述碱没有特别的限定，本领域常用即可，包括但不限于碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种及以上的组合，所述碱液也没有特别的限定，本领域常用即可，包括但不限于碳酸钠水溶液、碳酸氢钠水溶液、氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液中的一种或两种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酯用耐高低温阻燃剂，其特征在于，所述聚酯用耐高低温阻燃剂包括如下原料：苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物、浓硫酸，所述苯基磷腈类化合物的官能度为1，所述羟基吡嗪类化合物的官能度为2或3。2.权利要求1所述聚酯用耐高低温阻燃剂，其特征在于，所述苯基磷腈类化合物、羟基吡嗪类化合物中腈基和羟基摩尔比为1.14
‑
1.26:1，所述浓硫酸中H2SO4与羟基吡嗪类化合物中羟基摩尔比为1.25
‑
1.45:1，所述浓硫酸的浓度为93
‑
98wt％。3.权利要求1所述聚酯用耐高低温阻燃剂，其特征在于，所述2官能度羟基吡嗪类化合物选自2,3
‑
吡嗪二甲醇、2,5
‑
吡嗪二乙醇、3,6
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二甲基
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2,5
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吡嗪二甲醇、3
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乙基
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2,5
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吡嗪二乙醇、2,2'
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(3
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甲基
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2,5
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吡嗪二基)二乙醇中的一种或两种及以上的组合；所述3官能度羟基吡嗪类化合物为(6
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甲基
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2,3,5
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吡嗪三基)三甲醇、1
‑
[5
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(2
‑
羟基乙基)
‑2‑
吡嗪基]
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1,2
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乙二醇。4.权利要求1所述聚酯用耐高低温阻燃剂，其特征在于，所述苯基磷腈类化合物选自(二苯基磷酰)...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁忠锋，王海涛，孙志永，段俊彪，陈磊，刘孔忠，
申请(专利权)人：寿光卫东化工有限公司，
类型：发明
国别省市：