[发明专利]一种膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯及其制备方法。

背景技术

据百度百科介绍，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，也称聚丁烯琥珀酸酯或聚琥珀酸丁二酯， 主链中含有易水解的酯键，且主链柔顺，是一种具有完全生物降解性能的半晶质热塑性 树脂，熔点114℃，根据分子量的高低和分子量分布的不同，结晶度在30-45％之间。性 能介于聚乙烯和聚丙烯之间，可直接做为塑料加工使用。聚丁二酸丁二醇酯加工性能良 好，可以在普通加工成型设备上进行成型加工，加工温度范围140-260℃。可以用注塑、 吹塑、吹膜、吸塑、层压、发泡、纺丝等成型方法进行加工。聚丁二酸丁二醇酯具有良 好的可生物降解性能，作为全生物降解新材料，可用于餐饮用具、日用杂品、农用材料、 生物医用高分子材料等方面，也可作为玩具、家电、日化、食品、药品的包装材料。与 聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚己内酯等可生物降解塑料相比，聚丁二酸丁二醇酯价格相对 较低，力学性能优异，耐热性能好，热变形温度接近100℃，是国内外在生物降解塑料研 发方面的热点。

然而由于聚丁二酸丁二醇酯的易燃性，其作为发泡材料或电子产品等的包装材料使 用时具有很大的火灾危险性。目前有关聚丁二酸丁二醇酯阻燃的技术鲜见相关专利和文 献的报道。

美国约翰维力(John Wiley)公司的《应用高分子科学杂志》(Journal of Applied Polymer Science，2006；102：2935-2945)中提到，将聚磷酸铵/聚丁二酸丁二醇酯复 合物用偶联剂四乙氧基硅处理后经双螺杆挤出机熔融共混，再用热水交联增强后所制备 得到的复合物具有阻燃性和抗滴落性，其中含15％份重量的聚磷酸铵的样品为UL-94 V0 级，然而经过0.5小时的水交联，可达UL-94 V0级，经过4小时的水交联，氧指数从24 提高到28。随着水交联时间的延长，复合物的热降解温度增加。但是由于聚酯在热水中 具有一定程度的水解，聚磷酸铵在热水中有部分的溶解损失，导致样品水交联后有很多 的空洞，这些空洞将导致材料的力学性能下降因而使用范围受到限制，并且水交联也会 限制聚丁二酸丁二醇酯的结晶速度。

中国学位论文(2007)“PBS与膦酸酯的共聚物合成与性能研究”介绍了一种合成具 有反应活性的双(2-羟乙基)苯基膦酸酯(BHEPP)并将其与丁二酸和丁二醇用熔融聚合的 方法，所制得的聚(丁二酸丁二醇.丁二酸双(2-羟乙基)苯基膦酸酯)共聚物(PBPPS)，其 极限氧指数(LOI)随着BHEPP含量的增大而升高，当BHEPP的含量为2.8mol％时，共聚 酯的LOI值达到60，同时，所有的共聚物都可以达到V-0级。考虑到PBPPS具有良好的 阻燃性能，所以将其与聚乳酸(PLA)进行共混，发现添加15wt％的PBPPS(0.045)，PLA 的LOI就可以达到45.9。但由于阻燃剂和聚丁二酸丁二醇酯通过熔融共聚实现阻燃的比 较工艺复杂，成本较高，目前仅见实验室研究，尚难应用于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提出一种膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯及其制备方法，以实现聚丁二 酸丁二醇酯的阻燃与抗滴落性质，扩大其应用范围。

本发明的膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯，特征在于其含有占总质量百分比15-20％的 膨胀阻燃剂，以纳米级分散于占总质量百分比80-85％的聚丁二酸丁二醇酯基体中。

本发明的膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯还可以含有占总质量百分比0-3％的纳米级分 散的协效剂。

本发明的膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯的制备方法，其特征在于：按质量比将80-85 ％的聚丁二酸丁二醇酯与15-20％的膨胀阻燃剂在密炼机中剪切熔融共混，膨胀阻燃剂在 聚丁二酸丁二醇酯基体中形成纳米级分散，即得到膨胀阻燃聚丁二酸丁二醇酯。

所述膨胀阻燃剂由酸气复合源与补加气源按质量比7～4∶1组成，其中酸气复合源 选自磷酸铵、聚磷酸铵、脲磷酸盐或三聚氰胺磷酸盐中的一种或多种复配物，补加气源 选自尿素、脲醛树脂、双氰胺、三聚氰胺或聚酰胺中的一种或多种复配物；聚酯本身作 为炭源。

还可以在所述密炼机中剪切熔融共混之前加入按总质量百分比0-3％的协效剂。

所述聚丁二酸丁二醇酯选自直接缩聚聚丁二酸丁二醇酯或异氰酸酯扩链改性聚丁二 酸丁二醇酯；