一种无磷无卤阻燃型聚酰胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料合成技术领域，具体涉及一种无磷无卤阻燃型聚酰胺及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种无磷无卤阻燃型聚酰胺及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料合成
，具体涉及一种无磷无卤阻燃型聚酰胺及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]聚酰胺
(PA)
俗称尼龙，是一种主链含有酰胺基团的杂链聚合物，具有较好的耐疲劳性
、
自润滑性
、
电绝缘性
、
耐溶剂性等优点
。PA
是通用工程塑料中产量最大
、
品种最多
、
用途最广
、
性能优良的基础树脂，广泛应用于汽车
、
机械
、
电子
、
化工
、
建筑等领域
。
[0003]然而，传统的脂肪族
PA
由于含有大量的亚甲基结构，易于燃烧，特别是加入纤维增强的
PA
，由于“烛芯”效应，极限氧指数
(LOI)
较低，垂直燃烧级别为无级别，力学性能
、
加工性能和耐热性能也较差，并且所用单体绝大多数来源于石化资源，不利于绿色环保的可持续发展
。
当前，
PA
材料的使用在给人们带来舒适和便利的同时，也带来了巨大的火灾隐患，在燃烧过程中放热量大，传播速度快，同时产生浓烟和有毒和腐蚀性气体，对人类的生命财产安全带来巨大威胁
。
因此，随着
PA
在电子电器
、
建筑
、
>汽车工业等领域使用量的快速增长，提升其阻燃性能对预防火灾具有十分重要的意义
。
同时，近年来随着世界各国环境保护意识逐渐增强，阻燃剂正朝着无卤
、
环保
、
高效的方向发展
。
尼龙的阻燃主要通过使用添加型阻燃剂和使用反应型阻燃剂两种途径实现
。
其中，使用无磷无卤反应型阻燃剂具有稳定性好，毒性小，对材料的使用性能影响小，阻燃性高效持久等优点，是一种较为理想的方法
。
三聚氰胺
(melamine
，
MA)
因其高达
66.64
％的氮含量和稳定的碳氮三嗪环结构，作为反应单体参与反应，并结合到
PA
主链上，能够使
PA
本身含有阻燃成分，而且由于
MA
本身及其分解产物的低毒性，迎合了当今阻燃剂向高效低毒方向发展的潮流
。
另外，
2,5
‑
呋喃二甲酸
(FDCA)
，作为一种具有“刚性”平面结构的生物基高分子芳环单体，主要成分为聚羧酸，是泡沫灭火剂的重要成分之一，有助于在极短时间内达到灭火的目的
。
因此，将
MA
与
FDCA
作为单体嵌入
PA
大分子链中，能够赋予其优异的阻燃性能
、
力学性能和耐热性能，且绿色环保，市场潜力巨大
。
[0004]申请号为
202211003232.3
的中国专利技术专利申请，公开了一种无卤阻燃聚酰胺
PA6
及其制备方法
。
该专利技术制得的新型无卤阻燃
PA6
不含卤族元素且同时具有极佳阻燃性能和耐氧化性能，但是其力学性能较差且产率较低
。
申请号为
202210147132.1
的中国专利技术专利申请，公开了一种无卤阻燃聚酰胺复合材料及其制备方法与应用
。
该专利技术制得的无卤阻燃
PA
复合材料具有注塑模垢少，产品脱模力小，成型周期短的优点，但其阻燃性能和耐热性能还有待提高
。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种无磷无卤阻燃型聚酰胺及其制备方法和应用
。
本专利技术将三聚氰胺作为单体嵌入聚酰胺大分子链中，提供一种阻燃效果优异，综合性能稳定且制备工艺简单，具有更加优异的力学性能和耐热性能，以及较低的吸水率，较高
的产率和分子量的无磷无卤阻燃型聚酰胺及其制备方法
。
[0006]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0007]无磷无卤阻燃型聚酰胺，其结构式如式
I
所示：
[0008][0009]其中，
n
的取值范围：
90
～
100
；
m
的取值范围：2～
8。
其中，结构式中上方的胺基连接脂肪族二元酸或共聚芳香二元酸
。
[0010]本专利技术所提供的无磷无卤阻燃型聚酰胺，将含有三个胺基官能团的
MA
和具有呋喃环结构的
FDCA
引入聚酰胺中，能够赋予其更加优异的阻燃性能
、
力学性能和耐热性能，以及较低的吸水率，较高的产率和分子量
。
[0011]一种无磷无卤阻燃型聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：
[0012]1)
向高压反应釜中加入一定量的三聚氰胺
、
脂肪族二元酸
、
共聚芳香二元酸
、
催化剂和去离子水后，通入保护气体置换空气，对反应釜进行搅拌升温并加压，进行缩合反应，反应温度为
175
～
185℃
，反应压力为
0.9
～
1.1MPa
，反应时间为
0.4
～
0.6h
；
[0013]2)
梯度升温至
255
～
265℃
，并保持反应釜压力
3.9
～
4.1MPa
，
2.5
～
3.5h
；
[0014]3)
然后卸压至
0.4
～
0.6MPa
，升温至
335
～
345℃
，反应
1.5
～
2.5h
后加压出料，得到无磷无卤阻燃型聚酰胺
。
[0015]上述技术方案可以将含有三个胺基官能团的
MA
和具有芳香环结构的二元酸引入聚酰胺中，能够赋予得到的聚酰胺更加优异的阻燃性能
、
力学性能和耐热性能，以及较低的吸水率，较高的产率和分子量
。
[0016]上述技术方案中：
[0017]步骤
1)
中的反应主要为三聚氰胺与脂肪族二元酸和共聚芳香二元酸的浓缩成盐反应；
[0018]步骤
2)
中的反应主要为步骤
1)
中生成的尼龙盐的预聚合反应；
[0019]步骤
3)
中的反应主要为步骤
2)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无磷无卤阻燃型聚酰胺，其特征在于，其结构式如式
I
所示：其中，
n
的取值范围：
90
～
100
；
m
的取值范围：2～
8。2.
一种无磷无卤阻燃型聚酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
向高压反应釜中加入一定量的三聚氰胺
、
脂肪族二元酸
、
共聚芳香二元酸
、
催化剂和去离子水后，通入保护气体置换空气，对反应釜进行搅拌升温并加压，进行缩合反应，反应温度为
175
～
185℃
，反应压力为
0.9
～
1.1MPa
，反应时间为
0.4
～
0.6h
；
2)
梯度升温至
255
～
265℃
，并保持反应釜压力
3.9
～
4.1MPa
，
2.5
～
3.5h
；
3)
然后卸压至
0.4
～
0.6MPa
，升温至
335
～
345℃
，反应
1.5
～
2.5h
后加压出料，得到无磷无卤阻燃型聚酰胺
。3.
根据权利要求2所述的无磷无卤阻燃型聚酰胺的制备方法，其特征在于，步骤
1)
满足下列至少一种或多种条件：所述脂肪族二元酸为癸二酸
、
戊二酸
、
己二酸
、
丁二酸
、
辛二酸或壬二酸中的至少一种；所述共聚芳香二元酸为
2,5
‑
呋喃二甲酸
、
间苯二甲酸
、
邻苯二甲酸或联苯二甲酸中的至少一种；所述催化剂为次磷酸钠
、
次磷酸钾或次亚磷酸钙中...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟家春，郑林，杨超，李枫，刘红宇，蒲泽军，
申请(专利权)人：川化集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：