[发明专利]一种含磷共聚酯泡沫组合料及采用该组合料制备含磷共聚酯泡沫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含磷共聚酯泡沫组合料及采用该组合料制备含磷共聚酯泡沫的方法，该含磷共聚酯泡沫具有优良的防火性能，且能满足《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准的B级燃烧性能等级要求，氧指数大于30％，可用作高防火要求的夹芯泡沫芯材(如轨道交通、车辆、航空、船舶、工业和家具等)以及建筑结构性与隔热保温双功能材料。

背景技术

聚酯属于可燃性材料，其在时，热释放速率大、热值高、火焰传播速度快、熔融滴落等现象，这一特性使其在一些重要领域(如轨道交通、运输、建筑、电子器件、交通工具、医疗卫生等)的应用仍然受到了一定的限制。

自从二十世纪七十年代以来，世界各国对聚酯的阻燃研究和应用开发日益活跃，阻燃型聚酯的改性主要是采取在其中添加如卤素和磷化合物等阻燃剂。已有的研究表明，含卤元素，特别是含氯、溴的阻燃剂虽然较为有效且应用广泛，但在时易释放刺激性和腐蚀性的气体，如卤化氢、二噁英等，使人吸入窒息，从而也是含卤阻燃剂的应用受到限制；已有的研究表明，磷是最有效的聚酯阻燃元素之一(王玉忠著，聚酯纤维阻燃化设计，四川科技出版社，1994)。磷系阻燃剂在受热时热解为磷酸，最后转化为玻璃态的聚偏磷酸或焦磷酸类产物，在材料表面形成隔离层，阻止热传递，降低可燃性气体释放量和隔绝空气，达到阻燃的目的。当然，阻燃作用很难通过某种单一阻燃机理实现，常常表现为多种途径的综合协调作用。

对于聚酯及聚酯纤维的阻燃方法，按生产过程和阻燃剂的加入方式，可分为以下几种方式：

(1)共混阻燃改性：添加阻燃剂至聚酯体系，不改变聚酯生产工艺；

(2)阻燃剂接枝聚酯改性：在聚酯纤维或织物上使其与反应型阻燃剂发生表面接枝反应达到阻燃目的；

(3)阻燃后整理：织物放在阻燃液中浸渍一定的时间，取出烘干。

(4)复合纺丝阻燃改性：以普通聚酯与含有阻燃成分的聚酯进行复合纺丝。

(5)共聚阻燃改性：在酯化或缩聚阶段加入反应型阻燃剂进行共缩聚。

共混阻燃改性，会影响阻燃性能的持久性，另外，阻燃剂易渗出，会对人体及环境产生有害影响。阻燃剂接枝聚酯改性和复合纺丝阻燃改性，技术条件高，成本也较高，设备复杂，不易被普遍采用。阻燃后整理，缺乏阻燃耐久性，并对织物的手感、强度、透气性和色泽等产生较大的影响，共聚阻燃改性，由于共聚反应型磷阻燃剂具有羟基、羧基两个官能团，可以与醇、酸反应加入到聚酯的分子链中，从分子链结构上赋予聚酯良好的阻燃性能，且阻燃耐久性理想。综上，含磷共聚酯是目前科学界和工业界认可的从本质上赋予聚酯良好阻燃性能的阻燃聚酯技术。

各个公司采用不同结构式的阻燃单体、不同活性的反应物、不同的聚合条件及聚合方式的不同制备得到含磷共聚酯，阻燃效果也不尽相同，主要的影响因素是阻燃单体的结构及含磷共聚酯的结构。

中国专利CN201010284925.5公开了一种高分子量含磷阻燃无规共聚酯及制备方法，该无规共聚酯结构通式如下：

式中A为含磷阻燃单体的重复结构单元，m和n为正整数，且该无规共聚酯的特性粘数为1.2-2.2dL/g，优选1.4-2.2dL/g，含磷阻燃单体的重复结构单元的含量为该共聚酯重复结构单元总质量的1-30％。

该无规共聚酯中含磷阻燃单体的重复结构单元A为以下结构中的至少一种：

式中，R₁为含C₁-C₈的烷基或苯基或苄基，R₂和R₃为C₁-C₈的亚烷基或芳基，二者可以相同也可不相同；X、Y和Z为O原子。该含磷无规共聚酯的极限氧指数可达到33％，在具有优良阻燃性能的基础上，还提高了其相应的力学性能，可广泛用于制造薄膜、瓶类、防火服、帐篷，甚至阻燃高强工业丝。

美国专利US5602212和US4981945也公开了一种含磷的线性共聚酯，其含磷阻燃单体的重复结构单元也为上述结构中的一种。

中国专利CN201010602958.X公开了一种新型低熔点含磷氮阻燃热致液晶共聚酯，该共聚酯为无规共聚酯，其含磷单体为10-(2，5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的二乙酸酯(ODOPB)，结构式如下：

中国专利CN201010567685.X公开了一种含磷聚对苯二甲酸丙二醇酯阻燃嵌段共聚酯，其所含的含磷组分为以下含磷二醇中的至少一种：