一种阻燃型PET材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃型PET材料及其制备方法，属于PET材料技术领域，包括如下重量份原料：PET树脂50份、阻燃剂14

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型PET材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于PET材料
，具体地，涉及一种阻燃型PET材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前最重要的热塑性工程材料之一，具有优异的耐磨性、耐热、耐腐蚀性和电绝缘性等。PET被广泛应用于生产纤维、薄膜和瓶装容器等；近年来PET在汽车、家用电器、机械等领域的需求比例也在不断上升。纯PET在空气中极易燃烧，极限氧指数值仅为21％，因此提高PET的阻燃性就变得非常重要。现有技术中多采用添加阻燃剂的方式，以提升PET材料的阻燃性能。
[0003]现有技术如公开号为CN112300543A的中国专利技术专利公开了一种无卤阻燃PET材料，按重量百分比计，原料至少包含：7
‑
15％次磷酸锌，4
‑
12％氮系阻燃剂，聚烯烃塑料补充余量；其中的次磷酸锌和氮系阻燃剂分别属于P系和N系阻燃活性成分，将二者加入PET材料中，能够一定程度改善PET的阻燃性，但是由于二者与PET聚合物基体的界面相容性差而难以均匀分散，且二者属于小分子阻燃成分，易于在PET材料内产生渗出和迁移现象，难以保证阻燃效果的持久稳定性。因此，导致PET材料的阻燃效果仍然难以满足使用要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种阻燃型PET材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种阻燃型PET材料，包括如下重量份原料：PET树脂50份、阻燃剂14
‑
16份、玻纤8
‑
12份、偶联剂0.8
‑
1份、增韧剂2
‑
4份、润滑剂0.9
‑
1份；
[0007]所述PET材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]将玻纤和偶联剂投入高速捏合机中进行处理；
[0009]将处理后的玻纤与PET树脂、阻燃剂、增韧剂和润滑剂加入高速搅拌机内预混合，再将混合料经熔融挤出、拉条、水冷、切粒和干燥，得到PET材料。
[0010]进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550或硅烷偶联剂KH560。
[0011]进一步地，所述增韧剂为POE接枝马来酸酐、POE
‑
g
‑
GMA、乙烯
‑
丙烯酸甲酯
‑
甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
[0012]进一步地，所述润滑剂选自PETS或硅酮粉。
[0013]进一步地，所述阻燃剂通过如下步骤制备：
[0014]S1、将四甲基二硅氧烷置于三口烧瓶中，加入铂催化剂并搅拌20min，加热，待温度升至50℃后，将烯丙基胺的氯仿溶解液缓慢滴入体系，继续在该温度条件下反应3h，反应结束后，过滤除去催化剂，将反应液旋蒸(除去溶剂和微过量的烯丙基胺)，得到中间体1；四甲基二硅氧烷和烯丙基胺的摩尔比为1:2.1；铂催化剂的加入量为反应原料(四甲基二硅氧烷和烯丙基胺)总质量的10μg/g；
[0015]在铂催化剂作用下，四甲基二硅氧烷和烯丙基胺分子上的不饱和碳碳双键发生硅氢加成反应，通过控制二者的摩尔比接近1:2，得到中间体1，反应过程如下所示：
[0016][0017]S2、在干燥的三口烧瓶中加入中间体1、三乙胺和DMF(N,N
‑
二甲基甲酰胺)，将烧瓶置于冰浴中，搅拌混合，待体系温度稳定在0
‑
2℃时，搅拌下经恒压滴液漏斗缓慢滴入氯乙醇，滴加完毕后在0
‑
2℃下反应3h，过滤除去盐，减压旋蒸除去大部分DMF后，用甲醇
‑
氯仿混合溶剂为洗脱液(二者的体积比9:11)进行柱层析提纯，旋干洗脱剂，得到中间体2；中间体1、三乙胺和氯乙醇的用量之比为12.4g:10.1g:8g；
[0018]中间体1分子上的
‑
NH2与氯乙醇分子上的
‑
Cl发生亲核取代反应，得到中间体2，过程如下所示：
[0019][0020]S3、将亚磷酸二甲酯、四氯化碳和四氢呋喃依次加入带有搅拌装置的三口烧瓶中，将烧瓶转移至冰浴中并进行搅拌，向烧瓶内同时逐滴滴加三乙胺、中间体2和四氢呋喃的混合液，滴加结束后将三口烧瓶转移至室温下持续搅拌反应10h，反应结束后，抽滤，取滤液，减压蒸馏，得到二醇衍生物；亚磷酸二甲酯、四氯化碳、三乙胺和中间体2的用量之比为11g:15.4g:10.1g:16.8g；
[0021]中间体2上的
‑
NH
‑
与亚磷酸二甲酯发生Atherton
‑
Todd反应，反应过程如下所示，得到二醇衍生物：
[0022][0023]S4、将对苯二甲酸、乙二醇和三氧化二锑加入反应釜中，在温度为240℃、压力0.35MPa的条件下反应2h，再向反应体系中添加二醇衍生物，并在260℃、真空度为1000Pa下进行1h的预缩反应，随后升温至280℃、在真空度为100Pa的条件下反应2h，最后出料至水槽中快速冷却，经切粒、干燥工序，制得阻燃剂；对苯二甲酸、乙二醇、三氧化二锑、二醇衍生物的用量之比为100g:28
‑
32g:0.05g:38
‑
46g。
[0024]以对苯二甲酸、乙二醇和二醇衍生物共聚，获得聚酯型高分子阻燃剂，相较于普通的有机阻燃剂，高分子型具备更高的稳定性、耐迁移和耐渗出性，具备持久长效的阻燃效果，另外，该高分子阻燃剂属于聚酯分子链，与PET基体具备极高的相容性，因此，能够均匀分布于PET材料中；需要说明的是，二醇衍生物分子上含有
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
链段、P
‑
N协同阻燃成分，且当二醇衍生物与对苯二甲酸和乙二醇共聚时，
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
链段、P
‑
N协同阻燃成分均存在于聚酯主链上，相较于侧链含有效成分的高分子而言，有效成分位于主链上时，稳定性更
高、发挥的效果更好；
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
链段属于良好的成炭抑烟剂，P
‑
N协同阻燃成分具备安全高效的多效阻燃机制，因此，阻燃剂本身具备良好的阻燃抑烟性能；另外，主链上含有
‑
Si
‑
O
‑
Si
‑
链段，也能够有效提升阻燃剂的耐热性，从而提升PET材料的耐热性。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]本专利技术中通过在PET材料中加入合成的阻燃剂，该阻燃剂包含Si
‑
N
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P协同阻燃成分，阻燃效果高效安全，且属于聚酯型高分子，相较于普通的有机阻燃剂，高分子型具备更高的稳定性、耐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型PET材料，其特征在于，包括如下重量份原料：PET树脂50份、阻燃剂14
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16份、玻纤8
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12份、偶联剂0.8
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1份、增韧剂2
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4份、润滑剂0.9
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1份；其中，所述阻燃剂通过如下步骤制备：S1、将四甲基二硅氧烷置于三口烧瓶中，加入铂催化剂并搅拌20min，加热，待温度升至50℃后，将烯丙基胺的氯仿溶解液缓慢滴入体系，继续在该温度条件下反应3h，反应结束后，过滤除去催化剂，将反应液旋蒸，得到中间体1；S2、在干燥的三口烧瓶中加入中间体1、三乙胺和DMF，将烧瓶置于冰浴中，搅拌混合，待体系温度稳定在0
‑
2℃时，搅拌下经恒压滴液漏斗缓慢滴入氯乙醇，滴加完毕后在0
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2℃下反应3h，过滤除去盐，减压旋蒸除去大部分DMF后，进行柱层析提纯，旋干洗脱剂，得到中间体2；S3、将亚磷酸二甲酯、四氯化碳和四氢呋喃依次加入三口烧瓶中，将烧瓶转移至冰浴中并进行搅拌，向烧瓶内同时逐滴滴加三乙胺、中间体2和四氢呋喃的混合液，滴加结束后将三口烧瓶转移至室温下持续搅拌反应10h，反应结束后，抽滤，取滤液，减压蒸馏，得到二醇衍生物；S4、将对苯二甲酸、乙二醇和三氧化二锑加入反应釜中，在温度为240℃、压力0.35MPa的条件下反应2h，再向反应体系中添加二醇衍生物，并在260℃、真空度为1000Pa下进行1h的预缩反应，随后升温至280℃、在真空度为100Pa的条件下反应2h，最后出料至水槽中快速冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙侠，张堂俊，丁利忠，杨妮丽，
申请(专利权)人：浙江金彩新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：