[发明专利]一种支化改性剂及相应的阻燃尼龙树脂

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种支化改性剂，以及使用所述支化改性剂的尼龙树脂。

背景技术

尼龙因具有良好的机械性能、耐热耐候性和电绝缘性能，被广泛应用于汽车、电子电器、机械设备和国防军工等领域。但是，由于尼龙材料的氧指数低、燃烧速度快、放热高，尤其是在燃烧过程中产生大量的浓烟和熔滴，极易传播火焰，危及生命财产安全，大大限制了它的应用范围。因此，提高尼龙材料的阻燃性迫在眉睫。

为了改善尼龙的阻燃性能，工业上主要通过物理共混的方法来实现。它是将阻燃剂与尼龙树脂通过螺杆共混来完成。由于阻燃剂的添加量大，在加工过程中阻燃剂易团聚形成应力集中，导致尼龙材料的力学性能下降。此外，由于外加阻燃剂与尼龙树脂相容性差，阻燃剂易向材料表面迁移，导致材料阻燃性不持久。

为了解决以上问题，已经有反应型阻燃尼龙树脂的合成报道。如中国专利CN1266445A中采用CEPPA作为反应型阻燃剂，制备得到反应型阻燃尼龙66树脂，这种树脂具有无卤阻燃、阻燃剂不析出等特点，但是这种阻燃尼龙树脂燃烧时会滴落，同时耐高温性能较差，高温下容易分解，影响应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支化改性剂，用于改善尼龙的阻燃性能。

本发明的又一目的在于提供使用所述支化改性剂的阻燃尼龙树脂，其不仅综合力学性能好，阻燃等级高，具有永久阻燃性，而且熔体流动性高，能较好地满足各种加工应用需求。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的支化改性剂以环三磷腈为内核，其具有式(VII)所示结构：

其中，R₂-R₇相同或不同，各自独立地为含有1-20个碳原子的烃基或取代烃基，所述取代烃基为含有端羧基或端氨基的烃基，且R₂-R₇中至少有一个为含有端羧基或端氨基的取代烃基。

进一步地，R₂-R₇各自独立地为含有1-20个碳原子的脂肪族烃基或脂肪族取代烃基、含有3-20个碳原子的脂环族烃基或脂环族取代烃基或者为含有6-20个碳原子的芳香族烃基或芳香族取代烃基；所述取代烃基为含有端羧基或端氨基的烃基，优选R₂-R₇中共含有3-18个端羧基或端胺基。

在本发明的具体实施例中，所述支化改性剂选自1,3,5-三苯氧基-1,3,5-三(4-羧基苯氧基)环三磷腈、1,3,5-三苯氧基-1,3,5-三(4-氨基苯氧基)环三磷腈、1,3,5-三新戊氧基-1,3,5-三(4-氨基苯氧基)环三磷腈、六(4-羧基苯氧基)环三磷腈、六(4-氨基苯氧基)环三磷腈、1,3,5-三(4-氨基苯氧基)-1,3,5-三(2,4-二氨基苯氧基)环三磷腈、六(3,5-二羧基苯氧基)环三磷腈、六(2,4-二氨基苯氧基)环三磷腈、1,3,5-三(3,5-二羧基苯氧基)-1,3,5-三(2,3,5-三羧基苯氧基)环三磷腈、六(2,4,6-三羧基苄氧基)环三磷腈和六(2,4,6-三氨基苯氧基)环三磷腈中的至少一种。

根据本发明，含有端羧基的支化改性剂的制备方法包括：将六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛和催化剂溶于有机溶剂中，惰性气体保护60-65℃下回流反应20-30h后得到中间产物，然后加入碱、氧化剂和酸反应得到。

根据本发明，含有端氨基的支化改性剂的制备方法包括：将六氯环三磷腈、对硝基苯酚和催化剂溶于有机溶剂中，惰性气体保护60-65℃下回流反应20-30h后得到中间产物，然后加入还原剂和酸反应得到。

在本发明的具体实施例中，所述催化剂为无水碳酸钾和/或无水碳酸钠；所述有机溶剂为四氢呋喃；所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述氧化剂为高锰酸钾；所述还原剂为氯化亚锡；所述酸为盐酸。

所述支化改性剂中N、P元素含量高，有很好的阻燃效果，另外其含有的多个端羧基或端氨基可与反应单体反应制备支化尼龙树脂，使所得树脂的熔体流动性能优异。

本发明所述的阻燃尼龙树脂，包括将本发明所述的支化改性剂与尼龙聚合单体反应得到。

进一步地，所述阻燃尼龙树脂采用以下方法制备得到：

将反应型阻燃剂与二元胺或二元羧酸在水中成盐，将所得盐溶液与尼龙聚合单体以及本发明所述的支化改性剂混合后进行缩聚反应，得到所述阻燃尼龙树脂。