[发明专利]含磷阻燃共聚酯离聚物/纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃纳米复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种含磷阻燃共聚酯离聚物/纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酯(特指聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET)作为最重要的半结晶性合成高分子材料之一，因为其具有高强度、耐热性、尺寸稳定性和耐化学腐蚀性等优点而被广泛用作包装材料、合成纤维、薄膜和工程塑料。聚酯自从上世纪五十年代首次实现商业化以来，其应用发展迅猛，在服装、装饰织物、食品、电子电器、医疗卫生、汽车、建筑等很多领域均能看到其身影。目前，聚酯纤维是各种合成纤维中发展最快、产量最高、应用最广的一种。然而，聚酯属于易燃材料，其氧指数只有22.0，使得其在对防火有一定要求的领域，如宾馆装饰织物、交通工具内纺织品、阻燃防护服、电子器件等方面的应用受到极大地限制。

为了降低聚酯在应用过程中的潜在火灾危害，通常主要是采用将阻燃元素引入聚酯分子链、添加阻燃剂进行物理共混和在织物表面进行涂覆后整理的方法对聚酯进行阻燃化改性。其中所用的含卤阻燃剂虽然具有比较优异的阻燃效果，但是其在燃烧时会释放腐蚀性有毒气体，如卤化氢、二噁英等，易使人吸入后窒息死亡，欧盟早已颁布了相关法令禁止含卤素阻燃剂的使用。将含磷阻燃单体通过共聚的方式引入聚酯中是最有效的阻燃方式之一(王玉忠著，聚酯纤维阻燃化设计，四川科技出版社，1994)，该方式可以避免阻燃剂与聚酯基体相容性差、迁移结霜而导致的加工及阻燃性能等下降的问题。Asrar和Chang等人(Asrar,J.；Berger,P.A.；Hurlbut,J.Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,1999,37,3119-3128.Chang,S.-J.；Chang,F.-C.Journal of Applied Polymer Science,1999,72,109-122.)分别报道了传统的主链和侧基含磷共聚酯，其引入的均为含磷反应型阻燃剂。虽然上述含磷反应型阻燃剂能够起到很好的阻燃作用，但从作者的总结及测试结果中可以看出，由于空间较大的阻燃基团破坏了分子链的规整性，从而降低了聚酯的结晶能力，进而大大影响其可加工性。同时，从Sato等人(Sato,M.；Endo,S.；Araki,Y.；Matsuoka,G.；Gyobu,S.；Takeuchi,H.Journal ofApplied Polymer Science,2000,78,1134-1138.)的研究结果看，传统含磷阻燃共聚酯的促熔滴阻燃机理进一步加重了燃烧时的熔融滴落现象，易引起二次危害。

目前，我国聚酯生产企业众多，已成为世界第一大聚酯生产国，产能相对过剩，特别是大宗产品多，高附加价值的差别化产品少，与国外同类产品相比，没有竞争优势；同时由于人民币升值，聚酯出口受阻，市场竞争进一步加剧。因此研发综合性能优良的聚酯新产品，增强产品的竞争力是改变我国聚酯产业现状的途径之一。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种含磷阻燃共聚酯离聚物/纳米复合材料，该复合材料具有很好的阻燃性能、抗熔滴性能及结晶性能，可克服现有单独采用含磷反应型阻燃剂所得材料综合性能差的问题。

本发明的目的之二是提供上述含磷阻燃共聚酯离聚物/纳米复合材料的制备方法。

在研究寻找过程中，本发明人发现含磷离子单体的阻燃剂的结晶性能降低是由于磷离子单体的添加量过多引起的，而如果降低磷离子单体的添加量，又会影响其阻燃性能和抗溶滴性能，因此需要寻找一种即对阻燃性能有贡献，又可以改善含磷阻燃剂结晶性能的协效剂。

本发明提供的含磷阻燃共聚酯离聚物/纳米复合材料是由对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、含磷离子单体[i]或含磷离子单体[ii]、无机纳米粒子或/和有机改性无机纳米粒子经原位聚合而成，该复合材料中含磷离子基团结构单元数为对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯的结构单元数的2-5％，无机纳米粒子或/和有机改性无机纳米粒子占该复合材料总质量的0.5-10％；上述含磷离子单体[i]的结构通式如下：

式中，R₁、R₂、R₃、R₄为羧基或酯基，可相同或不相同；X、Y为O或S原子，可相同或不相同；M₁为碱金属原子中的任一种。

上述含磷离子单体[ii]的结构通式如下：