[发明专利]一种相容性聚乳酸阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂的制备方法，具体涉及可用于生物降解材料聚乳酸阻燃加工的相容性聚乳酸阻燃剂的制备方法。

背景技术

生物降解材料聚乳酸（PLA）是由乳酸（LA）合成的无毒、可完全生物降解的聚合物，具有良好的机械性能、生物相容性等，然而PLA本身的热稳定性差，阻燃性能只有UL-94 HB级，极限氧指数（LOI）为20%，燃烧时有熔滴现象。随着PLA在纺织、包装、日常生活用品、电子电器、汽车、航空等领域的应用日益广泛，对其进行阻燃改性已迫在眉睫。

通常，对PLA阻燃改性，主要是通过物理共混的方法来实现的。用于PLA共混的阻燃剂按其分子量的大小，可分为小分子阻燃剂和高分子阻燃剂。已用于PLA共混的小分子阻燃剂主要有金属氢氧化物、磷酸酯类、蜜胺等氮系阻燃剂类 [Zhan J, Song L, Nie S B, Hu Y. Polym Degrad Stab, 2009, 94(3): 291-296；Matsuno Y, Mitsunaga M, Oda J, Doteguchi M, Shibata Y, Kitamura T, Toyohara K, Iwai M. JP 2010111737, 2010-05-20；Matsuno Y, Mitsunaga M, Oda N, Doteguchi M, Kitamura T, Toyohara K. JP 2011032432, 2011-02-17]，以及卤系阻燃剂，它们一般资源丰富、品种多、价格低廉，但耐热性差、相容性差。

因此，开发具有耐热性好、相容性好、易于使用等优点的固体型高分子阻燃剂引起了人们的关注。当前固体型高分子阻燃剂中研究较多的是聚磷酸铵和聚硅氧烷它们对PLA具有优良的阻燃性能，而相容性固体型聚乳酸阻燃剂仅有四川大学的王玉忠课题组进行了相关报道，但其涉及的是含磷基的聚乳酸阻燃剂 [王德义，宋艳明，汪秀丽，袁小亚，王玉忠. CN 101440156, 2009-05-27；Wang D Y, Song Y P, Lin L, Wang X L, Wang Y Z. Polymer, 2011, 52(2): 233-238；Yuan X Y, Wang D Y, Chen L, Wang X L, Wang Y Z. Polym Degrad Stab, 2011, 96(9): 1669-1675]。

为了在提高PLA阻燃性的同时，又使PLA的性能不受太大的影响，克服一般添加型阻燃剂导致的相容性差和易析出等缺点，避免在燃烧过程中有害气体释放对环境污染和人体的伤害，本申请依据乳酸（LA）的反应特点、苯并咪唑类合成与阻燃应用，以及密胺类化合物可用于阻燃的特性，首次提出以氨基化合物、乳酸为原料，通过简单易行的直接熔融聚合法，合成具有阻燃性能的含氮基聚乳酸，将其作为高分子阻燃剂添加到PLA中改善PLA的阻燃性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于生物降解材料聚乳酸阻燃加工的相容性聚乳酸阻燃剂的制备方法，该制备方法简单、成本低，具有较好的工业化应用前景。本发明通过如下技术方案实现。

一种相容性聚乳酸阻燃剂的制备方法，以氨基化合物与乳酸进行熔融共聚，制备含氮基的所述相容性聚乳酸阻燃剂。

进一步优化的，所述制备方法具体包括如下步骤：

（1）乳酸与氨基化合物混合，在温度为100~160℃、压力为3000~6000Pa的条件下进行预聚除水处理4~15小时，合成中间体I；

（2）所述中间体I在催化剂作用下，在温度为110~180℃、压力为40~150Pa的条件下熔融缩聚3~18小时后，得到的反应产物经过溶解、沉淀、真空干燥得白色粉末，即相容性含氮基聚乳酸阻燃剂；所述催化剂为氧化锌、氯化锌、氧化亚锡、氯化亚锡、辛酸亚锡、对甲基苯磺酸中的一种以上，用量为中间体I的0.1%~1.1%质量。

优选的，所述氨基化合物为密胺及其类似物或含有苯并咪唑结构的伯胺或邻苯二胺及其类似物。

进一步优化的，所述乳酸与氨基化合物的物质的量比为15~400﹕1。

优选的，所述乳酸为外消旋乳酸（D,L-LA）或左旋乳酸（L-LA）。

进一步优化的，在步骤（1）中，预聚除水处理的温度为110~150℃，压力为4000~5000Pa，处理时间为4~10小时。

进一步优化的，在步骤（2）中，在温度130~170℃和压力70~100Pa下的条件下进行熔融缩聚3~15小时。