【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，尤其涉及一种阻燃聚酰胺材料的制备方法。
技术介绍
1、聚酰胺是一种重要的高分子材料，具有强度高、耐磨性好等优点，广泛应用于电子电器、交通运输、纺织等领域。聚酰胺工程塑料可用于制作耐磨和受力的传动部件，如齿轮、滑轮、轴承、泵叶轮、风扇叶片、密封圈、阀座、垫片等。但是，聚酰胺属于可燃材料，若发生燃烧将严重危害人们的生命与财产安全。
2、为了提升聚酰胺材料的阻燃性能，目前广泛采用的方法是往聚酰胺中添加阻燃剂，常见的阻燃剂有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂及无机阻燃剂等。无机阻燃剂对聚酰胺表现出较低的阻燃效率，需要很高的添加量，而高添加量会导致产品机械性能变差；部分卤系阻燃剂在燃烧时会产生有毒气体，其使用受到一定限制。有机磷系阻燃剂是一种高效的无卤阻燃剂，已成为卤系阻燃剂的重要替代品，但是小分子有机磷系阻燃剂与聚酰胺基体相容性差、容易析出，小分子有机磷系阻燃剂渗入到环境，易干扰人体的内分泌、免疫和神经系统等，具有严重的生物危害性。相比于传统小分子阻燃剂，大分子阻燃剂的特点在于通过高分子结构设计，将低摩尔质量阻燃剂集成到聚合物基体内的大分子结构中来减少使用过程中的析出，大分子阻燃剂相对分子质量大不易迁移，与高分子基体的相容性好，降低了潜在的生物危害性的威胁。但是，目前本领域中适用于聚酰胺材料的大分子阻燃剂较少。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种阻燃聚酰胺材料的制备方法。本专利技术根据聚酰胺材料的结构特点与加工性能，提供了一种大分子阻燃剂
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种大分子阻燃剂，具有式i所示结构：
3、
4、式i中：x为以下结构中的任意一种：
5、
6、y为以下结构中的任意一种：
7、
8、
9、式i中：n的取值为4～10的整数，k的取值为5～50的整数；式x-1～式x-5中：x的取值独立地为6～12的整数。
10、优选的，所述大分子阻燃剂的分子量为10000～100000g/mol。
11、本专利技术还提供了上述方案所述大分子阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
12、将小分子有机磷系阻燃剂、脂肪族二元胺和溶剂混合进行成盐反应，得到阻燃剂盐；所述小分子磷系阻燃剂为ddp、dpdpo、bcppo、cempo和ceppa中的任意一种；所述脂肪族二元胺为碳原子数为6～12的脂肪族直链二元胺；
13、将所述阻燃剂盐和水混合后依次进行预缩聚反应和熔融缩聚反应，得到阻燃剂预聚物；
14、将所述阻燃剂预聚物和环氧类扩链剂混合进行扩链反应，得到所述大分子阻燃剂；所述环氧类扩链剂为聚乙二醇环氧树脂、双酚a型环氧树脂或双酚f型环氧树脂。
15、优选的，所述小分子有机磷系阻燃剂与脂肪族二元胺的摩尔比为1:(1～1.05)；所述成盐反应的温度为50～80℃，时间为1～4h。
16、优选的，所述预缩聚反应的温度为200～270℃，压力为0.5～3mpa，时间为1～3h；所述熔融缩聚反应的温度为220～270℃，真空度为10～200pa，时间为1～4h。
17、优选的，所述阻燃剂预聚物和所述环氧树脂类扩链剂的摩尔比为1:(0.10～0.25)；所述扩链反应的温度为260～280℃，时间为20～200min。
18、本专利技术还提供了一种阻燃聚酰胺材料，制备原料包括聚酰胺切片和大分子阻燃剂；所述大分子阻燃剂为上述方案所述的大分子阻燃剂或上述方案所述制备方法制备的大分子阻燃剂。
19、优选的，所述阻燃聚酰胺材料的磷含量为3000～10000ppm；所述聚酰胺切片为pa6切片、pa66切片、pa56切片、pa610切片和pa612切片中的一种或多种。
20、本专利技术还提供了上述方案所述阻燃聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：
21、将大分子阻燃剂和聚酰胺切片进行熔融共混，得到所述阻燃聚酰胺材料。
22、优选的，所述熔融共混在双螺杆挤出机中进行；所述熔融共混的温度为220～280℃，螺杆转速为30～40r/min。
23、本专利技术提供了一种大分子阻燃剂，具有式i所示结构。本专利技术提供的大分子阻燃剂通过有机磷结构发挥高效阻燃作用，利用不同链长二元胺缓解有机磷苯环结构的空间位阻，利用两者形成的聚酰胺结构(即x部分)提高阻燃剂与聚酰胺分子链间作用力及相容性；进一步引入环氧类扩链剂(即y部分)对阻燃剂预聚物进行扩链，得到具有较高聚合度和分子量的大分子阻燃剂。综上所述，本专利技术提供的大分子阻燃剂主要以酰胺键紧密链接，分子间作用力强，分子链不易断裂，与聚酰胺相容性好，利用本专利技术的大分子阻燃剂能够制备得到兼具优异的阻燃性能和力学性能的阻燃聚酰胺材料。
24、本专利技术还提供了上述方案所述大分子阻燃剂的制备方法，本专利技术提供的制备方法步骤简单，容易操作。
25、本专利技术还提供了一种阻燃聚酰胺材料，制备原料包括聚酰胺切片以及上述方案所述的大分子阻燃剂。本专利技术制备的阻燃聚酰胺材料具有优良的阻燃性能与力学性能，并且本专利技术提供的大分子阻燃剂为无卤阻燃剂，利用其制备的阻燃聚酰胺材料主要以磷元素为主进行阻燃，在使用过程中不会产生对环境有害的有毒气体。实施例结果表明，本专利技术提供的聚酰胺材料极限氧指数为28～35％，垂直燃烧等级为ul94 v-0级，断裂强度为85～125mpa。
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1.一种大分子阻燃剂，其特征在于，具有式I所示结构：
2.根据权利要求1所述的大分子阻燃剂，其特征在于，所述大分子阻燃剂的分子量为10000～100000g/mol。
3.权利要求1或2所述大分子阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述小分子有机磷系阻燃剂与脂肪族二元胺的摩尔比为1:(1～1.05)；所述成盐反应的温度为50～80℃，时间为1～4h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预缩聚反应的温度为200～270℃，压力为0.5～3MPa，时间为1～3h；所述熔融缩聚反应的温度为220～270℃，真空度为10～200Pa，时间为1～4h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂预聚物和所述环氧树脂类扩链剂的摩尔比为1:(0.10～0.25)；所述扩链反应的温度为260～280℃，时间为20～200min。
7.一种阻燃聚酰胺材料，其特征在于，制备原料包括聚酰胺切片和大分子阻燃剂；所述大分子阻燃剂为权利要求1或2所述的
8.根据权利要求7所述的阻燃聚酰胺材料，其特征在于，所述阻燃聚酰胺材料的磷含量为3000～10000ppm；所述聚酰胺切片为PA6切片、PA66切片、PA56切片、PA610切片和PA612切片中的一种或多种。
9.权利要求7或8所述阻燃聚酰胺材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述熔融共混在双螺杆挤出机中进行；所述熔融共混的温度为220～280℃，螺杆转速为30～40r/min。
...【技术特征摘要】
1.一种大分子阻燃剂，其特征在于，具有式i所示结构：
2.根据权利要求1所述的大分子阻燃剂，其特征在于，所述大分子阻燃剂的分子量为10000～100000g/mol。
3.权利要求1或2所述大分子阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述小分子有机磷系阻燃剂与脂肪族二元胺的摩尔比为1:(1～1.05)；所述成盐反应的温度为50～80℃，时间为1～4h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预缩聚反应的温度为200～270℃，压力为0.5～3mpa，时间为1～3h；所述熔融缩聚反应的温度为220～270℃，真空度为10～200pa，时间为1～4h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂预聚物和所述环氧树脂类扩链剂的摩...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘可，梁博涵，吕汪洋，陈文兴，
申请(专利权)人：现代纺织技术创新中心鉴湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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