[发明专利]一种膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯材料的制法

说明书

本发明涉及聚对苯二甲酸乙二酯阻燃技术领域，且公开了一种膦酸苯酯接枝石墨烯‑POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯材料的制法，首先使二乙醇胺的亚胺基在多聚甲醛的作用下，通过一个亚甲基与亚磷酸二苯酯的磷元素进行桥接，得到醇羟基封端的胺甲基膦酸二苯酯；然后将醇羟基封端的胺甲基膦酸二苯酯一端的醇羟基优先与氧化石墨烯上的羟基反应、其一端的醇羟基再与3‑氯丙基POSS上的氯丙基官能团反应，从而得到膦酸苯酯接枝石墨烯‑POSS阻燃剂，将该膦酸苯酯接枝石墨烯‑POSS阻燃剂应用于阻燃聚对苯二甲酸乙二酯，取得了显著提高聚对苯二甲酸乙二酯阻燃性能的有益技术效果。

技术领域

本发明涉及聚对苯二甲酸乙二酯阻燃技术领域，具体为一种膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯材料的制法。

背景技术

玻纤增强聚对苯二甲酸乙二酯工程塑料，其不可忽视的缺点之一便是其火灾安全性，16～20％的低氧指数值以及燃烧时产生的大量烟和熔滴，极易引发火灾并导致火势迅速蔓延。

目前文献中已经公开了将次磷酸铝(AHP)和石墨烯(RGO)协效应用于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的阻燃处理，同时公开了将磷系阻燃剂与POSS协同应用于PET的阻燃处理；

本发明引用下述参考文献：合肥工业大学的硕士学位论文《POSS改性PS及复合材料的性能研究》公开了3-氯丙基POSS的结构和制备方法；

本申请尝试合成一种膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯材料，并且提供一种新的应用于制备膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯材料的方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明旨在提供一种膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃剂、以及膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃剂的制备方法，并且将该膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃剂应用于聚对苯二甲酸乙二酯的阻燃。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯材料的制法，包括以下步骤：

步骤S1，醇羟基封端的胺甲基膦酸二苯酯的制备：

在装有磁力搅拌、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中依次加入10-50份亚磷酸二苯酯、5-10份二乙醇胺，搅拌下缓慢升温至40-80℃后加入5-20份多聚甲醛，继续升温，搅拌使多聚甲醛全部溶解，停止反应之后，得到醇羟基封端的胺甲基膦酸二苯酯；

步骤S2，端羟基膦酸苯酯接枝石墨烯的制备：

首先量取10份氧化石墨烯溶液放于三口瓶中，加入氢氧化钾，超声处理30-60min；然后加入60-200份醇羟基封端的胺甲基膦酸二苯酯到上述溶液中，水浴条件下回流反应，得到端羟基膦酸苯酯接枝石墨烯；

步骤S3，膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃剂的制备：

在单口烧瓶中加入6-12份3-氯丙基POSS、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、0.3-1份端羟基膦酸苯酯接枝石墨烯，反应得到膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃剂；

步骤S4，膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯材料的制备：

将在80℃真空干燥12h处理的100份聚对苯二甲酸乙二酯、1-11份膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃剂，搅拌混合均匀，在微型锥形双螺杆挤出机上挤出、造粒，得到膦酸苯酯接枝石墨烯-POSS阻燃聚对苯二甲酸乙二酯复合材料。

优选的，所述步骤S1：继续升温至80-95℃，搅拌使多聚甲醛全部溶解，反应30-60min后停止反应，得到醇羟基封端的胺甲基膦酸二苯酯。