[发明专利]阻燃聚酯树脂

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚酯树脂，尤其涉及一种力学性能、耐热性和阻燃性优良的聚酯树脂。

背景技术：

聚酯树脂是世界上最早实现工业化的高分子化合物之一，迄今已有近百年的历史。由于其原料易得，价格低廉，成型工艺性好，具有良好的机械性能和耐热性等，所以，它已成为当代工业不可或缺的原材料，尤其在纺丝、纺织、电子等行业得到了广泛的应用。于是其安全性和阻燃性也越来越受到重视。目前，聚酯材料的阻燃主要是通过物理添加有机和无机阻燃剂来实现的，这样对聚酯材料的性能有较大的影响，所以市场上急需一种能和羧酸反应、成为聚酯材料分子内阻燃的阻燃剂，使聚酯材料本身成为阻燃材料，又不影响产品的力学性能和耐热性能。

发明内容：

鉴于上述现有技术状况，本发明的发明人对普通聚酯树脂进行了深入细致的研究，研发出一类全新的聚酯树脂材料，其由二元酸和二元醇反应得到，其中二元醇至少包括下述式I结构的二元醇：

其中，二元酸可以是芳香族二元酸，例如对苯二甲酸或间苯二甲酸或邻甲基对苯二甲酸，也可以是脂肪族二元酸，例如乙二酸、丁二酸或己二酸，或其混合物。除了上述结构的二元醇，二元醇还可以包括乙二醇、丁二醇或己二醇等脂肪族二元醇，以及对苯二酚、间苯二酚和邻甲基对苯二酚等芳香族羟基化合物。式I所述的二元醇：

同时含有酸源、炭源和气源且含有活性基团羟基，其与二元酸反应形成的聚酯具有阻燃性，这是由于在燃烧时上述二元醇结构发生分子内的磷氮复配效应，表面生成膨松且封闭的炭质泡沫层，可以阻燃、隔氧、消烟、防滴落等，且可以释放不燃气体，稀释聚合物燃烧所释放的可燃性气体，因此，具有优异的阻燃效果，且低毒、低烟。

式I所述的二元醇的含量在全部二元醇中占的摩尔比例为1-20％，优选1-10％。

式I所述的二元醇可以由3,9-二氯-2,4,8,10-四氧代-3,9-二磷螺环-3,9-二氧-[5,5]-十一烷与甲基乙醇胺反应得到，其制备方法如下：

(1)将化学式为3,9-二氯-2,4,8,10-四氧代-3,9-二磷螺环-3,9-二氧-[5,5]-十一烷的氯化螺环磷酸酯，其结构式如下式II所示，与甲醇按照0.2g/mL的配比加入到反应器中，剧烈搅拌3～5分钟，使得氯化螺环磷酸酯在甲醇中均匀分散，制得悬浊液；

(2)取与氯化螺环磷酸酯摩尔比为2～3:1的甲基乙醇胺溶于甲醇中，制得甲基乙醇胺溶液，所用甲醇的体积与步骤(1)中甲醇的体积比为1:1～3；

(3)在0～5℃，剧烈搅拌下，将步骤(2)制备的甲基乙醇胺溶液逐滴加入步骤(1)制得的悬浊液中；

(4)取与氯化螺环磷酸酯摩尔比为2:1的缚酸剂三乙胺，滴入步骤(3)所得的反应体系中，滴毕，升高温度至50～60℃，反应4～6小时，期间反应液逐渐由白色浑浊变为澄清的淡黄色溶液；

(5)将步骤(4)所得到的溶液冷却至室温，过滤，40～70℃下减压浓缩至溶液体积不再变化，得黄色粘稠状液体，用二氯甲烷洗涤5次，以提纯产物；

(6)将步骤(5)所得到的产物60℃下真空干燥24小时，得到亮黄色的粘稠状液体，即为式I的二元醇。

关于本发明聚酯的合成工艺，以及所使用的聚合催化剂等都可以使用普通的已知的工艺，这些工艺已经有大量的文献和公开报道提及，例如，所述催化剂可以为三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑、二氧化锗、六氟钛酸钾、草酸钛钾、钛酸四正丁酯中的任意一种或其组合。

发明的有益效果

本发明人经过艰辛地研究，令人惊奇地发现在聚酯结构中引入了式I结构的二元醇结构，从而使聚酯的阻燃性得到大大改善。

本发明的聚酯集磷、氮、炭于一体，具有较高的磷、氮阻燃成分，是“三源一体”的膨胀型阻燃体系，不含卤素，无毒环保，成炭性好，且不影响聚酯材料的力学性能和耐热性；工艺简单，合成条件温和，容易控制，产率较高，无污染，适于工业化实施。

实施例

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员应当理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。

制备例

(1)在装有搅拌装置和冷却装置的250mL的反应器中加入10.0g氯化螺环磷酸酯和50mL甲醇，剧烈搅拌4分钟，使氯化螺环磷酸酯在甲醇中分散均匀；