[发明专利]一种ABS改性低分子量聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法

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ABS改性低分子量聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(简称PC)是一类综合性能优良的热塑性工程塑料，被广泛应用于机械设备、建筑工程、交通运输、仪表及电气照明等领域。近些年来随着PC制品的广泛应用，废弃的PC制品也越来越多，该类PC以低分子量PC为主，低分子量PC具有优良的流动性和较低的熔融温度，但由于其冲击强度较低，使其再应用受到限制。一般情况下人们通过改性手段弥补PC性能上的不足，常用的改性方法包括：共聚、填充、增强以及合金化等。共聚改性投资高，现行工艺不成熟；填充改性主要用于降低产品成本；增强改性主要用于提升材料的强度，不能有效增加材料韧性；而合金化技术可以有效改善冲击性能低的缺点。

ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，是一种用途极广的热塑性工程塑料。现有专利中也公布了用ABS改性聚碳酸酯的专利，如，申请号为201010599836X的一种阻燃ABS/PC合金专用料，但是其并没有限定聚碳酸酯是低分子量的聚碳酸酯，所以不能预期是否能改性低分子量的聚碳酸酯，使其具有较好的抗冲击强度。现有技术中还没有提出对低分子量PC进行改性的方法，更没有将低分子量PC应用到阻燃材料，使阻燃材料同时具有良好的阻燃性能和抗冲击性能的方法。传统卤系阻燃剂虽然阻燃效果好，但燃烧时发烟量大，并产生大量有毒气体而造成二次污染；无机阻燃剂虽克服了以上缺点，但添加量大，严重恶化材料性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种ABS改性低分子量聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法，该方法显著提升了低分子量PC抗冲击性强度的同时，还进一步改善了PC的阻燃性能并有效降低了生产成本。

为实现上述目的，本发明的述技术方案为：

一种磷-氮系阻燃剂，由三聚氰胺和亚磷酸三苯酯反应制得，或由二羟甲基脲和亚磷酸三甲酯反应制得，或由三聚氰氯和亚磷酸三乙酯反应制得。

优选的，当氮源是三聚氰胺，磷源是亚磷酸三苯酯时，将多聚甲醛和异丙醇反应制得多聚甲醛解聚液，将将三聚氰胺和亚磷酸三苯酯加入到多聚甲醛解聚液中，在50-85℃反应1-4h，随后升温至145-175℃，保温，净化，得到产品。

多聚甲醛和异丙醇的反应摩尔比依据两者的反应摩尔比。三聚氰胺、亚磷酸三苯酯和多聚甲醛解聚液的添加比例也是按照三者的反应摩尔比。

升温到145-175℃的目的是将体系中生成的苯酚蒸出，保温的时间由生成的苯酚量决定。

进一步优选的，多聚甲醛和异丙醇反应的温度为50-85℃，反应的时间为1-4h，反应体系的pH值为9-11。在该反应条件下，多聚甲醛和异丙醇可以快速反应，得到多聚甲醛解聚液，减少反应所需时间。

进一步优选的，所述三聚氰胺分批加入到多聚甲醛解聚液中，在三聚氰胺加入的同时，将亚磷酸三苯酯滴加在多聚甲醛解聚液中，使三聚氰胺与亚磷酸三苯酯加入的物质的量之比为1:3.1-3.3。

在反应过程中，若体系中亚磷酸三苯酯的相对量不足，而生成的亚胺类中间体极不稳定，会诱使副产物的生产，因此采用普通的加料方式，产率不足30％，副产物复杂难于除去。因此选用双向连续进样的加料模式，同时控制二者的添加比例三聚氰胺：亚磷酸三苯酯＝1:3.1-3.3，使体系向所需反应的方向进行，减少副产物的生成，提高产率。

优选的，当氮源为二羟甲基脲，磷源为亚磷酸三甲酯时，二羟甲基脲和亚磷酸三甲酯都分两次加入，每次加入后，混合溶液均在90-110℃下保温0.5-3h；第二次加料保温完毕后，升温至130-150℃，保温4-5h，至反应液透明，即得。

进一步优选的，第一次加入时，亚磷酸三甲酯和二羟甲基脲的摩尔比为3.3-3.7:1，第二次加入时，亚磷酸三甲酯和二羟甲基脲的摩尔比为4.0-4.5:1。

亚磷酸三甲酯与二羟甲基脲的两个羟甲基中的一个发生酯交换反应的温度大都在90～110℃，并考虑在该温度下能将生成的甲醇不断蒸出，使反应向生成产品的方向进行，同时要低于原料的沸点。第二阶段的温度为130-150℃。这是由于二羟甲基脲的第二个羟甲基的反应温度一般控制在130-140℃左右，若反应温度较低，第二步酯交换就难以进行。提高温度不仅可以加快反应，同时可以将体系中未反应的原料蒸出，但温度过高诱发酯交换聚合反应的几率也会增大，可有效地提高产品产率。