[发明专利]一种含磷/硅阻燃的透明丙烯酸树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含磷/硅阻燃的透明丙烯酸树脂及其制备方法，属于高分子材料阻燃领域。该透明丙烯酸树脂包括如式(I)所示的聚合物。通过磷/硅的协同效应，使得该类丙烯酸树酯的阻燃性能到达UL 94‑V0级。通过硅取代基团的引入使材料的透光率高达93％。该类丙烯酸树酯通过甲基丙烯酸甲酯和磷/硅反应型阻燃剂在引发剂存在下经预聚合、模具中低温聚合、高温后处理、脱模制得。该透明丙烯酸树脂具有热稳定性高，机械性能好，能够有效阻止下层聚合物材料进一步降解，且具有抑制有毒气体释放的作用。此外含磷/硅系阻燃剂还能够提高聚合物的加工性能，机械性能和耐热性能的特点。

技术领域

本发明属于高分子材料阻燃领域，具体地涉及一种含磷/硅阻燃的透明丙烯酸树脂及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)，俗称有机玻璃，是一种典型的无色透明的高分子材料，它具有良好的透明性、耐候性、电绝缘性和加工性能，在破碎时不会产生尖锐的碎片，使用安全系数高，广泛应用于飞机、汽车、建筑、电子器件、广告照明和室内装饰等方面，尤其是近年来电子产品市场及汽车工业、太阳能行业的快速发展，都推动PMMA需求大幅增长。然而，PMMA极易燃烧，同时燃烧时产生滴落且释放出大量热和有毒气体，严重威胁人类生命和财产安全，因而大大限制了PMMA的应用范围。因此，研究如何在保持PMMA优良的透明度及力学性能的前提下，提高其耐热和阻燃性能具有重要的理论和实际意义。

申请号CN200910074574.2、CN201110129445.6、CN201110320469.X、CN201610409978.2等中通过将PMMA与钠基蒙脱土、氢氧化镁、碱式氯化镁或改性碱式氯化镁等得到了阻燃性能优良的PMMA。然而，无机阻燃剂的加入不仅使PMMA的透明度受到影响，而且在制品成型过程中存在添加剂分散不均及易团聚等问题。申请号CN201210386432.1、CN201310290827.6、CN201510251965.2、CN201510408210.9、CN201510810563.1、CN201610487840.4、CN201610779344.6等中通过在聚合过程中加入小分子有机磷阻燃剂，如甲基膦酸二甲酯、磷酸三苯酯、苯乙基桥链9’10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DIDOPO)等，制得的产品具有良好的透明度。然而，有机小分子的加入显著影响PMMA的力学性能。申请号CN201310245018.3、CN201410532118.9、CN201510183772.8、CN201611183583.1采用乙烯基含磷单体，如乙基(甲基丙烯酰氧甲基)膦酸酯、2-(2-甲基3-(6-氧-6H-二苯并[c,e][1,2]氧膦-6-基)丙酰氧基)丙烯酸乙酯等反应型阻燃剂和甲基丙烯酸甲酯共聚，得到了透明度较高的产品。一般来说，含磷部分在低温下从聚合物基体降解，形成含磷炭层，从而燃烧时起到了隔热层和阻止可燃气体溢出的作用。含磷阻燃剂阻燃存在效率不好，添加量大等问题，进而影响生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种种含磷/硅阻燃的透明丙烯酸树脂及其制备方法，由于含磷/硅阻燃剂对环境友好，无VOC气体放出，在热解过程中，由于表面能较低，能够迁移到材料的表面，生成一种硅碳化合物，该化合物热稳定性高，机械性能好，能够有效阻止下层聚合物材料进一步降解，且具有抑制有毒气体释放的作用。此外含磷/硅系阻燃剂还能够提高聚合物的加工性能，机械性能和耐热性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种含磷/硅阻燃的透明丙烯酸树脂，包括如式(I)所示的聚合物：

其中R₁＝-H，-CH₃，R₂＝-C_nH_2n+1，n≤3。

进一步地，所述透明丙烯酸树脂通过如下方法制备得到：