一种交联型磷硅协效阻燃剂及阻燃型聚苯乙烯树脂制造技术

本发明专利技术提供了一种交联型磷硅协效阻燃剂及阻燃型聚苯乙烯树脂，属于高分子材料领域。本发明专利技术提供的一种交联型磷硅协效阻燃剂制备方法包括如下步骤：以水为溶剂，在乳化剂以及引发剂的存在下，单体C、单体D、二乙烯苯在40

【技术实现步骤摘要】
一种交联型磷硅协效阻燃剂及阻燃型聚苯乙烯树脂


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种交联型磷硅协效阻燃剂及阻燃型聚苯乙烯树脂。

技术介绍

[0002]聚合物材料作为民用设备、工业设施以及医疗应用不可分割的基本材料，往往通过化学或物理的方法向聚合物材料基体中引入阻燃剂，根据阻燃元素和作用机理不同，阻燃剂可以分为卤素、磷系、氮系、硅系等等。溴系阻燃剂以其添加量小、性价比高、与材料相容性好等特点著称，但燃烧时会产生致癌的二噁英等有毒气体。
[0003]含磷阻燃剂是一种无卤环保型阻燃剂，被认为是可以替代含卤阻燃剂的高效阻燃剂。在阻燃过程中，含磷单元产生磷酸、焦磷酸等促使基体脱水炭化，主要形成屏障保护层，阻止聚合物材料进一步热降解。
[0004]有机硅作为一种新兴环保高效的阻燃剂，在燃烧过程中有利于形成良好的保护性碳层，发挥凝聚相阻燃的作用。磷硅体系阻燃剂可以充分发挥磷硅的协同效应，在聚合物引燃和初步燃烧过程中形成良好的保护性碳层，阻隔热量和物质的交换，磷元素还可以通过与活性自由基结合从而使其失活，在气相和凝聚相中均有阻燃作用。
[0005]在现有技术中，中国专利技术专利CN113896822A，提供了一种应用含有活性官能团的溴系阻燃剂的高效阻燃聚苯乙烯的制备方法，该专利通过将含活性官能团的溴系阻燃剂预先溶解于苯乙烯单体的反应体系中，以共聚的方式将溴系阻燃剂键合到聚苯乙烯分子链上。该溴系阻燃聚苯乙烯尽管相容性好，但制备工艺复杂、过程繁琐、成本高，并不适应工业生产。
[0006]中国专利技术专利CN114516889A，提供了一种4,4
′‑
联苯基双(膦酸二苯酯)阻燃剂及其制备方法，通过4,4'二溴联苯、镁粉、三氯化磷、苯基膦酸、苯酚、催化剂合成了4,4
′‑
联苯基双(膦酸二苯酯)阻燃剂，但该阻燃剂为磷氮系小分子阻燃剂，在树脂中依旧存在小分子迁移现象，并且小分子含磷物质对人体和环境具有一定危害。

技术实现思路

[0007]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种不含溴元素且磷硅元素可调的交联型磷硅协效阻燃剂的制备方法以及含有该阻燃剂的聚苯乙烯树脂，本专利技术通过制备出一种含碳碳双键的磷单体，通过乳液聚合制备出交联型磷硅粒子，获得磷、硅含量可调的阻燃剂粒子，在无阻燃性聚苯乙烯粒子的基础上，增加其极限氧指数，赋予其阻燃性。
[0008]本专利技术提供了一种交联型磷硅协效阻燃剂，具有这样的特征，制备方法包括如下步骤：
[0009]以水为溶剂，在乳化剂以及引发剂的存在下，单体C、单体D、二乙烯苯在40
‑
80℃下反应6
‑
12小时，即得，
[0010]其中，单体C的结构式为
[0011]单体D为至少含有一个乙烯基取代基的硅烷。
[0012]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，单体C、单体D以及二乙烯基苯的质量比为(2～5):(0.05～2):(0.05～0.5)。
[0013]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，乳化剂由按质量份计的1份十二烷基硫酸钠以及1
‑
3份OP
‑
10组成。
[0014]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，单体D为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β
‑
甲氧基乙氧基)中的任意一种或多种。
[0015]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，单体C、单体D与二乙烯苯的摩尔比为(5～20):(0.3～19)：(0.3～5)。
[0016]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，引发剂为2,2
‑
偶氮二(2
‑
甲基丙基咪)二盐酸盐或过硫酸铵。
[0017]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，引发剂的质量与单体C、单体D、二乙烯苯三者质量之和之比为(0.005～0.1)：(2～10)。
[0018]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，单体C的制备方法包括如下步骤：
[0019]将丙烯酸羟乙酯、溶剂、缚酸剂混合均匀，滴加氯代磷酸二苯酯，升温至40
‑
70℃反应4
‑
8小时，即得。
[0020]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征：其中，溶剂为乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醇、NN
‑
二甲基甲酰胺中的任意一种或多种，
[0021]缚酸剂为三乙胺、氢氧化钠、碳酸氢钠、氢化钠中的任意一种或多种。
[0022]在本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂中，还可以具有这样的特征，包括如下反应步骤：
[0023]步骤1，首先向反应瓶中加入丙烯酸羟乙酯、溶剂、缚酸剂、搅拌混合，10
‑
60min后，开始滴加氯代磷酸二苯酯，0.5
‑
3小时滴加完毕，升温至40
‑
70℃，保温反应4～8小时，制备得到单体C；
[0024]步骤2，向反应瓶中加入水，乳化剂，开动搅拌至220
‑
300r/min，升温至40
‑
60℃，保温10
‑
30min，加入单体D以及二乙烯苯，调节搅拌速度至180
‑
240r/min，再升温至60
‑
80℃，加入引发剂，再继续反应6
‑
12小时，降温，即得交联型磷硅协效阻燃剂。
[0025]本专利技术还提供了一种阻燃型聚苯乙烯树脂，具有这样的特征，包括：
[0026]按重量份计的5
‑
45份上述的交联型磷硅协效阻燃剂以及55
‑
95份聚苯乙烯。
[0027]专利技术的作用与效果
[0028]根据本专利技术所涉及的交联型磷硅协效阻燃剂，因为将磷、硅元素富集于一体，磷、硅含量可调，硅元素可高达10％以上，所以，本专利技术提供的交联型磷硅协效阻燃剂在保证其
阻燃效果的同时更加环保，具有广阔的市场前景。
[0029]根据本专利技术所涉及的阻燃型聚苯乙烯树脂，因为由交联型磷硅协效阻燃剂颗粒与聚苯乙烯树脂熔融共混、模压成型制得，所以能在保持聚苯乙烯树脂原有力学性能的基础上，获得一定的阻燃性能，氧指数最高可达25.8。
附图说明
[0030]图1是本专利技术的实施例1
‑
3中制备单体C的反应式；
[0031]图2是本专利技术的实施例3中制得的单体C的氢谱图；
[0032]图3是本专利技术的测试例3中进行极限氧指数测试后的样条图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交联型磷硅协效阻燃剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：以水为溶剂，在乳化剂以及引发剂的存在下，单体C、单体D、二乙烯苯在40
‑
80℃下反应6
‑
12小时，即得，其中，所述单体C的结构式为所述单体D为至少含有一个乙烯基取代基的硅烷。2.根据权利要求1所述的交联型磷硅协效阻燃剂，其特征在于：其中，所述单体C、所述单体D以及二乙烯基苯的质量比为(2～5):(0.05～2):(0.05～0.5)。3.根据权利要求1所述的交联型磷硅协效阻燃剂，其特征在于：其中，所述乳化剂由按质量份计的1份十二烷基硫酸钠以及1
‑
3份OP
‑
10组成。4.根据权利要求1所述的交联型磷硅协效阻燃剂，其特征在于：其中，所述单体D为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β
‑
甲氧基乙氧基)中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的交联型磷硅协效阻燃剂，其特征在于：其中，所述单体C、所述单体D与所述二乙烯苯的摩尔比为(5～20):(0.3～19)：(0.3～5)。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，翁枭迪，王咸廷，陆俊逸，薛国明，肖淏丰，顾广新，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：