[发明专利]一种阻燃脂肪-芳香族共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪-芳香族共聚酯及其制备方法，尤其是一种阻燃脂肪-芳香族共聚酯及其制备方法。

背景技术

合成高分子的应用已经非常广泛，由于传统的通用高分子材料不可降解，在给人们生活带来极大便利的同时，也给环境带来极大的压力，即使与淀粉等可降解的天然材料掺杂，降解的也只是填充部分，不能降解的聚合物部分难以回收，造成不可避免的环境污染，尤其在制品使用周期较短的农业、包装业及医疗行业中。寻找新型的可生物降解的替代材料是当前人们最感兴趣的课题之一。脂肪族聚酯具有良好的生物降解性能，在自然环境中通过微生物的代谢，最终可以被转化为二氧化碳和水，但此类材料的力学性能难于满足使用要求；芳香族聚酯具有相当好的材料性能，但不易生物降解。综合两者的优缺点，在脂肪族聚酯链段中引入芳香族聚酯组分，期望得到既有较好材料性能又有较好可生物降解性的材料。

中国专利200910211272.5公开了一种脂肪族-芳香族共聚酯及其制备方法，其组合物中包括有脂肪族二元酸、芳香族二元酸和多种自带有氨基、巯基或羟基的官能团的化合物，或者它们的带有环氧基、氮杂环或硫杂环的化合物，其制备过程为，将聚合单体混合后进行酯化、缩聚反应，然后经接枝并偶联后在催化剂下挤出；其优点在于，可得到一种高分子量的脂肪族- 芳香族共聚酯，并因其聚合、接枝、偶联等反应从而具有良好的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度，适合各种加工过程。但其不足之处在于，材料的储存和耐水解性能不佳，而且其用的钛酸四丁酯作催化剂，容易堵塞甚至损坏设备。

专利WO 92/13019 中提出了一种由芳香族二元酸和脂肪族二元醇形成的聚酯共聚物，具备生物降解特征，这种共聚酯的结构要求聚酯中至少85%摩尔比的二醇片段中含有1个对苯二甲酸片段，为了提高材料的亲水性、减少结晶，该专利提出在共聚结构中引入2.5%摩尔比的间苯二甲酸二甲酯-5- 磺酸的金属盐或者含有断链醚结构的二元醇单元。但是该专利没有该材料的微生物降解结果，只进行了水煮实验，材料力学性能也不理想。

美国专利 US5292783和 US5446079 披露，由脂肪二元酸和芳香二元酸作为重复单元经缩聚后得到嵌段和线性无规的共聚酯，这种材料具备生物降解性能。其中，二元羧酸组合由比例为5~65%摩尔比的脂肪二元酸和比例为35~95%摩尔比的芳香族二元酸组成，二元醇为脂肪族二元醇。然而，这种材料由于熔体粘度和熔体强度较低，不能应用于挤出成型加工领域，比如，在用这种材料吹膜、发泡、流延时难度较大。

日本NEC（日电）公司已开发出阻燃级生物降解塑料，该材料以聚乳酸（PLA）为基础树脂，不含有毒助剂，是一种环境友好材料，将用于电子工业制品。目前，该产品已通过美国两种阻燃试验，添加的阻燃剂为一种安全无毒的无机材料，开拓了生物降解塑料在电子产品上的应用。这种新材料有一定耐热性，可采用注塑机加工成形，强度与玻纤增强聚碳酸酯相当。

到目前为止，脂肪-芳香族共聚酯为三种单体的共聚，未见文献公开在分子链中引入含磷的重复单元，这类材料还不能完全满足制备要求，尤其对于有阻燃要求的应用要求。

此外，在脂肪-芳香族共聚酯的生产过程中，采用的催化剂为钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯等含钛的有机化合物，此类催化剂的活性较高，但是非常容易水解，在生产的过程中水解所形成的二氧化钛非常容易堵塞甚至损坏设备，对生产过程造成不利的影响。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明目的在于提供一种阻燃脂肪-芳香族共聚酯。

本发明的另一目的在于提供上述阻燃脂肪-芳香族共聚酯的制备方法，所述共聚酯是在常规脂肪-芳香族共聚酯中引入磷系阻燃剂及萘二甲酸结构单元具有良好的降解性能、力学性能及加工性能。 

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种阻燃脂肪-芳香族共聚酯，由芳香族二元酸、脂肪族二元酸、脂肪族二元醇和磷系阻燃剂制备而成，其中，包括：

1）芳香族和脂肪族二元酸组分：由40~58wt%对苯二甲酸残基、35~55wt%脂肪族二酸残基和0.1~5wt%萘二甲酸残基组成；和，

2）脂肪族二元醇组分：由85~100wt%丁二醇残基和15~0wt%环己烷二甲醇残基组成；

其中，磷系阻燃剂的添加量为阻燃脂肪-芳香族共聚酯的0.05~1.00wt%。

所述磷系阻燃剂选自下列化学式中的一种或几种化合物：

。

所述脂肪族二酸残基中的脂肪族二元酸选自丁二酸、己二酸、癸二酸的一种或几种混合物。