【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚苯乙烯，具体为一种纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法。
技术介绍
1、纳米二氧化硅的比表面积大，力学强度高，并且廉价易得，可以作为协效阻燃剂、抗冲击改性剂等，广泛在聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯等高分子材料中。但是纳米二氧化硅存在容易团聚，在高分子材料中的分散性较差等缺陷。无法使纳米二氧化硅有效发挥改性效果。
2、聚苯乙烯是一种常见的塑料，在保温建筑材料、包装材料、薄膜材料等方面都有着重要的应用。但是聚苯乙烯存在抗冲击性较低，阻燃性能较差的问题。影响了聚苯乙烯的实际应用。中国专利cn114106480b公开一种纳米二氧化硅改性聚苯乙烯高强度保温板及制法，利用纳米二氧化硅与5-异氰酸酯异肽酰氯、缩水甘油、端氨基聚丁二烯进行反应，得到聚丁二烯改性二氧化硅，改善了聚苯乙烯保温板的韧性等综合性能。但是该纳米二氧化硅的表面改性过程较为复杂，并且没有改善聚苯乙烯阻燃性能较差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决了纳米二氧化硅在聚苯乙烯中分散性不好的问题，同时改善了聚苯乙烯阻燃性能较差的问题。
2、本专利技术的技术方案是：一种纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法：
3、步骤s1、向反应瓶中加入甲苯、4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯，滴加偶氮二异丁腈，搅拌反应，反应的温度为60-85℃，时间为6-12h，旋蒸除去溶剂，乙醇洗涤并干燥，得到聚苯乙烯基氮磷阻燃剂。
4、步骤s2、将纳米二氧化硅、聚苯乙烯基氮磷阻燃
5、其中，4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯:偶氮二异丁腈=1mol:（0.009-0.01）mol。
6、其中，纳米二氧化硅:聚苯乙烯基氮磷阻燃剂:聚苯乙烯树脂=（1-6）g:（1.5-8）g:100g。
7、其中，步骤s2中混合的温度为100-120℃，时间为30-60min；混炼的温度为175-185℃。时间为20-40min。
8、其中，4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯的制备方法为：
9、（1）、在冰水浴中，向反应瓶内加入四氢呋喃、比例为1mol:（0.95-1.1）mol:（1-1.2）mol的5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯、1-甲醛哌嗪、三乙胺，混匀后移去冰水浴，反应5-10h，旋蒸除去溶剂，产物用二氯甲烷重结晶，得到中间体a。
10、（2）、向反应瓶内加入甲醇、中间体a、4-氨基苯乙烯、冰醋酸，60-65℃中反应4-8h，冷却后加入硼氢化钠，控制中间体a:4-氨基苯乙烯:冰醋酸:硼氢化钠=1mol:（1-1.1）mol:（6-9）g:（1.4-1.8）mol，反应2-3h，然后加入二氯甲烷和蒸馏水，萃取分离，收集有机层，旋蒸除去溶剂，干燥，得到中间体b。
11、（3）、在冰水浴中，向反应瓶内加入二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯任一种溶剂，比例为1mol:（1.1-1.3）mol:（1-1.2）mol的中间体b、三乙胺和偏苯三酸酐酰氯，混匀后移去冰水浴，反应18-24h，旋蒸除去溶剂，产物用甲苯重结晶，得到4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯。
12、本专利技术的技术效果：
13、本专利技术利用5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯、1-甲醛哌嗪、4-氨基苯乙烯、偏苯三酸酐酰氯等反应物，制备了新型4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯单体，然后利用偶氮二异丁腈作为引发剂，进行自聚合反应，得到聚苯乙烯基氮磷阻燃剂。
14、本专利技术在聚苯乙烯树脂加入了纳米二氧化硅、聚苯乙烯基氮磷阻燃剂，在双辊塑练机中混合过程中，聚苯乙烯基氮磷阻燃剂的酸酐基团与纳米二氧化硅表面的羟基发生键合作用，从而将聚苯乙烯基氮磷阻燃剂修饰在纳米二氧化硅表面；并且聚苯乙烯基氮磷阻燃剂与聚苯乙烯树脂具有相同的聚苯乙烯链段，两者之间有很好的相容性，从而使纳米二氧化硅可以均匀地分散在聚苯乙烯树脂中，在聚苯乙烯受到应力冲击作用时，分散均匀地纳米二氧化硅有效吸收和缓冲能量，从而显著提高了聚苯乙烯的冲击强度。
15、本专利技术的聚苯乙烯基氮磷阻燃剂中的磷酸酯和哌嗪结构形成膨胀阻燃体系，燃烧时与纳米二氧化硅形成复合阻燃剂，起到协效阻燃效果，在聚苯乙烯中形成连续致密的硅-炭复合层，有效提高了材料的高温质量剩余率和成炭性能，降低了燃烧热释放速率峰值和总热释放量，提高了极限氧指数，使聚苯乙烯具有优异的阻燃性能。
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1.一种纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯:偶氮二异丁腈=1mol:（0.009-0.01）mol。
3.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中反应的温度为60-85℃，时间为6-12h。
4.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅:聚苯乙烯基氮磷阻燃剂:聚苯乙烯树脂=（1-6）g:（1.5-8）g:100g。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中混合的温度为100-120℃，时间为30-60min；混炼的温度为175-185℃，时间为20-40min。
6.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯的制备方法为
7.根据权利要求6所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述（2）中，中间体A:4-氨基苯乙烯:冰醋酸:硼氢化钠=1mol:（1-1.1）mol:（6-9）g:（1.4-1.8）mol。
8.根据权利要求6所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述（3）中，中间体B:三乙胺:偏苯三酸酐酰氯=1mol:（1.1-1.3）mol:（1-1.2）mol。
9.根据权利要求6所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述（3）中，溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯中的任一种。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述4-（偏苯三酸酐酰氨基哌嗪磷酸酯）苯乙烯:偶氮二异丁腈=1mol:（0.009-0.01）mol。
3.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中反应的温度为60-85℃，时间为6-12h。
4.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅:聚苯乙烯基氮磷阻燃剂:聚苯乙烯树脂=（1-6）g:（1.5-8）g:100g。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅复合阻燃剂改性聚苯乙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中混合的温度为100-120℃，时间为30-60min；...
【专利技术属性】
技术研发人员：周蔚，徐亚新，汤浩，张光辉，
申请(专利权)人：广州豫顺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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