含笼状分子阻燃剂及其制备方法和在再生制品上的应用技术

本发明专利技术涉及一种含笼状分子阻燃剂及其制备方法和在再生制品上的应用，含笼状分子阻燃剂的分子结构式为：或制备方法为：将三聚氯氰、氨丙基丁基POSS、缚酸剂和溶剂混合后，于0～5℃下反应2～2.5h，得到中间产物，再将中间产物、乙二醇(或苯胺)、缚酸剂和溶剂混合后，于40～45℃下反应4～4.5h；应用：将由废旧聚酯醇解得到的BHET(或由废旧聚酰胺水解得到的己内酰胺)与含笼状分子阻燃剂进行共聚反应。本发明专利技术的阻燃剂具备优异的阻燃性能与抗熔滴性能，本发明专利技术的方法简单环保，可进行工业推广，本发明专利技术的聚酯或聚酰胺纤维燃烧时可以在表面形成致密碳层，隔绝氧气，防止熔融低落，阻燃性能优异。异。异。

【技术实现步骤摘要】
含笼状分子阻燃剂及其制备方法和在再生制品上的应用


[0001]本专利技术属于阻燃剂
，涉及含笼状分子阻燃剂及其制备方法和在再生制品上的应用。

技术介绍

[0002]再生聚酯是由废旧回收的聚酯产品通过物理法、物理化学法和化学法等方式制备而成的，因为其具有原料价格低廉、环保和生产简单等特点，再加上石油等自然资源的日益紧缺，聚酯废瓶社会存量巨大，聚酯纤维需求量又不断增大，被越来越多的企业所重视，其产品主要被应用于汽车、家纺、填充材料等领域。因此阻燃再生聚酯纤维及其制品将成为我国纺织品市场的一个新热点，具有良好的发展前景。再生聚酯的极限氧指数(LOI)在22％左右，使再生成为一种易燃产品，并且由于聚酯在高温下的低熔体粘度，其在燃烧时往往伴随熔滴现象，容易造成二次火灾。
[0003]一般的对于再生聚酯纤维的阻燃改性主要是在聚酯熔融状态通过添加磷系或卤系等阻燃剂而制得再生聚酯母粒，将母粒与切片共混纺丝，进而制成阻燃聚酯纤维。
[0004]专利技术CN103215686A公开了一种阻燃再生聚酯纤维，采用母粒法将再生聚酯切片于磷系阻燃剂粉体经过双螺杆挤出造粒，制作阻燃再生聚酯母粒，通过母粒与切片共混纺丝制得阻燃再生聚酯纤维。产品的阻燃性很好，极限氧指数为30％，但是未考虑其熔滴情况。
[0005]专利技术CN104017195A公开了一种磷系共聚阻燃再生聚酯切片及其工业丝的生产方法，其磷系ES阻燃剂加入的是已经完成聚合过程的聚酯，将阻燃剂以侧链的形式接枝在聚合物分子上，但是其阻燃效果不稳定，容易受到其他添加剂和处理方法等因素的影响，并且制备工艺复杂，成本较高，同时抗熔滴性能未有显著改善。
[0006]聚酰胺6由于其具有优异的物理机械性能和纺织加工性能，自问世以后，其产量在相当长的一段时间内位居合成纤维家族的第一位，同时也广泛应用在各个领域。聚酰胺6随着产能不断的增加，每年产生的固体废弃物也越来越多。聚酰胺6化学性质稳定，在自然环境中难以降解，倘若如果不加以循环利用，势必会对环境造成极大的影响。于是人们将目光放在了再生聚酰胺上，随着再生工业的发展，再生聚酰胺纤维及其产品逐渐步入流行。并且，随着人们对于火灾的认识逐渐清晰，防火意识逐渐加强，各种功能纤维的阻燃功能越来越受大众重视。因此阻燃聚酰胺产品的开发也不断被推进。
[0007]目前对阻燃改性原生聚酰胺纤维及纺织品的研究比较多，一般是通过共混法将阻燃剂与纺丝熔体熔融共混，然后制造成阻燃纤维，也有通过聚合法将具有阻燃组分的单体或大分子通过聚合的方式将其引入到聚合物分子链上从而进行阻燃改性。
[0008]专利CN110923848A提供一种阻燃聚酰胺纤维制备方法，将聚酰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、类石墨相氮化碳、锌化合物和9,10
‑
二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
‑
氧化物(DOPO)衍生物熔融共混制得阻燃聚酰胺切片后纺丝制得阻燃聚酰胺纤维。
[0009]专利CN112048061A将阻燃剂盐与聚酰胺66低聚物和/或聚酰胺6低聚物混合后进行缩聚反应制得共聚阻燃聚酰胺，其阻燃剂盐由N,N
‑
二(6
‑
氨基己基)苯基磷酰二胺和二元
酸HOOCR1COOH经高温高压反应制得，其中，R1为直链、支链或者环状的C2～C15亚烷基结构。
[0010]但是，专利CN112048061A采用的氧化膦类阻燃剂添加量大，生产的聚酰胺是一种低聚物并且对于聚酰胺的融滴性能未有改善，专利CN110923848A采用共混的方式制备阻燃聚酰胺，其分散需要高温和高剪切力作用下才能取得好的分散效果，并且DOPO本身并非完全不可燃，其燃烧过程会释放一些有害物质，对环境造成影响。
[0011]多元素协同阻燃已成为无卤阻燃剂的发展方向之一，如硅氮、硅磷等。POSS本身具有的无机硅氧骨架结构使其具有优异的热稳定性，抗辐射性和抗氧化性，一方面，由于Si
‑
O键能远高于C
‑
C键能，当POSS分子键接到聚合物的主链或者侧链上时，杂化材料在玻璃化转变温度(Tg)以上甚至温度到达开始融化时，POSS分子结构和性能仍然可以保持稳定；另一方面，当高温氧化分解POSS表面的有机分子时，由于POSS中的Si
‑
O
‑
Si对氧自由基非常稳定，POSS降解后仍可在表面形成SiO2保护层，耐热、隔热和防辐射等作用，并起到结构支撑的作用，但是，POSS阻燃剂因为与再生聚酰胺之间存在相容性问题，共混时存在分散性差等问题，目前鲜有将其应用于再生聚酰胺纤维的阻燃改性。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种含笼状分子阻燃剂及其制备方法和在再生制品上的应用。
[0013]为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：
[0014]含笼状分子阻燃剂A，分子结构式如下：
[0015][0016]作为优选的技术方案：
[0017]如上所述的含笼状分子阻燃剂A，初始分解温度为260℃，800℃时的残碳量为27％。
[0018]本专利技术还提供制备如上任一项所述的含笼状分子阻燃剂A的方法，将三聚氯氰(Cyanuric chloride)、氨丙基丁基POSS(AminopropylIsobutyl POSS)、缚酸剂I和溶剂I混合后，于0～5℃下反应2～2.5h，水洗、过滤得到中间产物，在常温下Cl与氨基难以反应，本
专利技术通过在低温溶剂中通过氨基与三聚氯氰中的Cl元素反应，从而将三聚氯氰与氨丙基丁基poss相结合，再将中间产物、乙二醇(EG)、缚酸剂II和溶剂II混合后，于40～45℃下反应4～4.5h，加入到乙酸乙酯中析出产物，过滤、洗涤、真空烘干含笼状分子阻燃剂A；三聚氯氰、氨丙基丁基POSS和缚酸剂I的摩尔比为1:1～1.2:1；中间产物、乙二醇和缚酸剂II的摩尔比为1:1～1.2:1。
[0019]制备含笼状分子阻燃剂A的反应方程式如下。
[0020][0021]作为优选的技术方案：
[0022]如上所述的方法，缚酸剂I和缚酸剂II均为氢氧化钠；溶剂I为四氢呋喃、氯仿、甲苯或丙酮；溶剂II为N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)或乙腈。
[0023]本专利技术还提供如上任一项所述的含笼状分子阻燃剂A在再生聚酯上的应用，将由废旧聚酯醇解得到的BHET与含笼状分子阻燃剂A进行共聚反应，制得含笼状分子改性阻燃共聚再生聚酯；本专利技术通过聚合将阻燃剂结合在再生聚酯分子链上以实现再生聚酯的阻燃抗熔滴性能；含笼状分子改性阻燃共聚再生聚酯的分子结构式如下：
[0024][0025]式中，n的取值范围为140～200。
[0026]作为优选的技术方案；
[0027]如上所述的应用，具体步骤如下：
[0028](1)废旧聚酯醇解；
[0029]将质量比为1～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含笼状分子阻燃剂，其特征在于，为含笼状分子阻燃剂A或含笼状分子阻燃剂B；含笼状分子阻燃剂A的分子结构式如下：含笼状分子阻燃剂B的分子结构式如下：2.根据权利要求1所述的含笼状分子阻燃剂，其特征在于，含笼状分子阻燃剂A的初始分解温度为260℃，800℃时的残碳量为27％；含笼状分子阻燃剂B的初始分解温度为260℃，800℃以后的残碳量为27％。3.制备如权利要求1或2所述的含笼状分子阻燃剂的方法，其特征在于，含笼状分子阻燃剂A的制备方法为：将三聚氯氰、氨丙基丁基POSS、缚酸剂I和溶剂I混合后，于0～5℃下反应2～2.5h，得到中间产物，再将中间产物、乙二醇、缚酸剂II和溶剂II混合后，于40～45℃下反应4～4.5h，得到含笼状分子阻燃剂A；三聚氯氰、氨丙基丁基POSS和缚酸剂I的摩尔比为1:1～1.2:1；中间产物、乙二醇和缚酸剂II的摩尔比为1:1～1.2:1；
含笼状分子阻燃剂B的制备方法为：将三聚氯氰、氨丙基丁基POSS、缚酸剂III和溶剂III混合后，于0～5℃下反应2～2.5h，得到中间产物，再将中间产物、苯胺、缚酸剂IV和溶剂IV混合后，于40～45℃下反应4～4.5h，得到含笼状分子阻燃剂B；三聚氯氰、氨丙基丁基POSS和缚酸剂III的摩尔比为1:1～1.2:1，中间产物、苯胺和缚酸剂IV的摩尔比为1:1～1.2:1。4.如权利要求1或2所述的含笼状分子阻燃剂在再生聚酯上的应用，其特征在于，将由废旧聚酯醇解得到的BHET与含笼状分子阻燃剂进行共聚反应，制得含笼状分子改性阻燃共聚再生聚酯。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，具体步骤如下：(1)废旧聚酯醇解；将质量比为1～3:1的乙二醇与废旧聚酯混合后，向其中加入占废旧聚酯质量0.2％的催化剂，在持续通入氮气的条件下于160～200℃下反应1～5h；(2)提纯；去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈烨，刘晓欣，孙登圆，卢凤，王华平，杨文辉，汤建飞，张美兰，
申请(专利权)人：东华大学上海老港废弃物处置有限公司，
类型：发明
国别省市：