[发明专利]一种复合阻燃剂改性不饱和聚酯的方法

说明书

本发明公开了一种复合阻燃剂改性不饱和聚酯的方法，主要包括下述步骤：(1)聚磷酸铵与不饱和聚酯在搅拌条件下混合均匀，然后经引发剂固化后得到改性聚磷酸铵；(2)不饱和聚酯分别经蒙脱土、硼酸锌、甲基磷酸二甲脂、改性聚磷酸铵及引发剂改性后，即得到一种复合阻燃改性不饱和聚。与现有技术相比，本发明的复合阻燃剂与不饱和聚酯具有很好的相容性，能大幅提高聚磷酸铵在基体中的分散性及界面作用，具有显著的协同阻燃效应。

技术领域

本发明涉及阻燃高分子材料技术领域，具体涉及一种复合阻燃剂改性不饱和聚酯的方法。

背景技术

不饱和聚酯树脂是一种具有酯键和不饱和双键的线性高分子化合物，通常是由二元羧酸和二元醇通过缩聚反应合成的。不饱和聚酯聚体一般是溶解在苯乙烯中形成溶液，使用时经引发剂引发固化形成体型结构的热固性树脂专利CN102838779A公开了一种复合型膨胀阻燃剂改性热固性树脂。将三氯氧磷与二氧六环的混合溶液加入到可膨胀石墨与二氧六环混合均匀，加入多元醇和催化剂，得到一种含磷有机膨胀型阻燃剂，但是在该工艺过程中阻燃剂相容性不好。专利CN105384387A公开了一种复合阻燃剂及其制备方法和应用，但是在该工艺过程中阻燃剂添加量大。。不饱和聚酯树脂是热固性塑料用途最广泛的一种，由于其具有加工方便、原料便宜、防水防油、耐化学腐蚀等优良性能被广泛应用于交通运输业(车辆内外装饰以及其他结构部件，各种头盔、交通标志等)，城市管道设施(管道、箱体、开关等)，房屋建设(门窗、餐桌座椅、装饰材料、板材、消防器材等)，电力产业(小型构件、电器开关、罩体、电机叶片等)及医用、建材、工艺品、服饰、体育、轻工器村等领域(参见文献Baljinder K.Kandola，John R.Ebdon，Piyanuch Luangtriratana，LathaKrishnan.Polymer Degradation and Stability，2016，127：56-64.)。因此，涉及不饱和聚酯树脂的制品在生活各个领域起着不可替代的作用。

聚磷酸铵是一种聚合型无机磷酸酯类阻燃剂，其通式为(NH₄)_n+2P_nO_3n+1，其理论磷、氮含量分别为31.92wt％和14.44wt％，广泛应用于塑料、纤维、橡胶等聚合物材料的阻燃。当含有聚磷酸铵的聚合物材料经受火灾时，聚磷酸铵将首先分解成多磷酸和氨，然后多磷酸与羟基或其他增效剂基团如羟乙基氰脲酸酯或环脲甲醛树脂反应，形成不稳定的磷酸酯。

在磷酸酯脱水时，将发生炭化，其包括在聚合物材料的表面上方形成抵抗热源的碳泡沫。此外，除了形成碳泡沫，还可以在聚合物表面上获得粘性熔融层或表面玻璃，其保护聚合物材料免受热和氧气。在阻燃热固性树脂如不饱和聚酯和环氧树脂中，聚磷酸铵可以单独使用。然而，聚磷酸铵具有很强的亲水性和一定程度的分层，使用过程中的分层会降低材料的阻燃性。此外，聚磷酸铵和聚合物的相容性差，这将损害材料的机械性能。为了克服上述聚磷酸铵的缺点，本发明对聚磷酸铵进行了相应的改性。

蒙脱土片层对不饱和聚酯分子有很强的固定作用，而且蒙脱土片层的阻隔作用可以阻止热量和可燃挥发物的传输，促进聚合物成炭，同时由于聚合基体受热后不能完全燃烧而转化为多炭残余物。阻燃性主要来自于蒙脱土片层对层间大分子的阻隔作用以及燃烧表面所形成炭层的隔热、隔质作用(参见文献Goodarzi V，Monemian S A，Angaji M T，etal.Journal of applied polymer science，2008，110(5)：2971-2979.)。

硼酸锌可以增强炭层的致密性，这将在较高温度下易释放水并形成硼酸，以促进不饱和聚酯中的热解层的形成。硼酸锌是一种多功能阻燃剂，具有阻燃、成炭、抑烟、抑阴燃和防止生成熔滴等多种功能(参见文献Braun U，Schartel B，Fichera M A，et al.PolymerDegradation and Stability，2007，92(8)：1528-1545.)。在固相中可在较高的温度下熔化，并形成玻璃体覆盖层，封闭聚合物的表面，起隔绝空气作用。