[发明专利]一种添加型含磷硅阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于含磷、硅的高分子化合物，涉及一种添加型含磷硅阻燃剂的制备方法。适用于采用共聚法将含阻燃元素Si、P的两种单体聚合制备含磷硅阻燃剂，制得的含磷硅阻燃剂可用于制备环保无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物（以下简称EVA），或聚丙烯（以下简称PP），或聚碳酸酯/丁二烯—丙烯腈—苯乙烯组成的三元共聚物合金（以下简称PC/ABS）等高分子材料，这些阻燃材料的阻燃等级可达UL94-V0级。

背景技术

目前，因含卤阻燃剂阻燃效率较高而被大量使用。大多数含卤阻燃聚合物材料在高温下热裂解时易产生大量有害烟雾或气体，不仅对人造成毒害，而且还会腐蚀电子电气仪表、设备等等。因此，提高对高分子材料的环保阻燃要求十分必要。特别是近年来，很多环保评价报告中指出某些阻燃材料在加工、回收过程中会释放出二噁英和苯呋喃等高度致癌物质，严重危害环境和人体健康，对阻燃无卤化的要求越来越迫切，成为技术研究的热点问题。现有技术中，中国专利200610117894.8报道了9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）与含乙烯基的硅氧烷反应，再将合成物的烷氧基水解而制备出一种含羟基的含磷有机硅化合物。该化合物可与其他含羧基的物质通过缩聚反应得到较大分子量的阻燃剂，这种阻燃剂可使PC/ABS合金的氧指数提高到27.2而达到UL-94标准阻燃等级V0级。然而，事实上这种阻燃剂由于阻燃元素磷硅含量较低，在本体材料中需要添加量很大（通常20%～35%），才能达到UL94-V0阻燃等级，这样将使所制备阻燃材料有较大的力学性能降低（与本体材料的力学性能相比较）。中国专利申请201010618307.X报道了有机磷酰氯化合物和氨基硅氧烷反应制备成一种低分子量的含氮磷硅阻燃剂，该小分子阻燃剂应用于PC/ABS合金材料，所制备的阻燃PC/ABS合金材料的氧指数为28，达到UL-94标准的V0级。事实上由于该小分子阻燃剂分子量低，分解温度不高（1%失重低于280℃），很难达到PC/ABS合金加工工艺的要求（阻燃剂1%热失重要求达到300℃），给阻燃PC/ABS合金的制备带来很大困难。常见的添加型阻燃剂：磷酸酯类阻燃剂，有机硅类阻燃剂DC556、SFR-100等，或因其分子量低易挥发、磷含量低阻燃效能低，或因添加量太大（通常15%～30%），或因影响本体材料的优良特性，都无法较好地满足材料达到更高的使用要求。仅见有添加上述阻燃剂制得的阻燃PC/ABS合金，且力学性能下降较大（与本体材料力学性能相比较）。到目前为止，未见有用含磷、含硅、含磷硅阻燃剂制备无卤阻燃PP、EVA材料的文献报道。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中含磷、含硅、含磷硅等各种阻燃剂不能同时解决EVA（或PP，或PC/ABS合金）等材料的阻燃性、加工工艺性、热稳定性以及相关本体材料力学性能降低等问题，提供一种添加型含磷硅阻燃剂的制备方法。从而提供一种能够有效提高EVA（或PP，或PC/ABS合金）等材料的阻燃、热稳定和加工工艺性能的添加型含磷硅阻燃剂。

本发明的内容是：一种添加型含磷硅阻燃剂的制备方法，其特征是包括的步骤如下：将400～650质量份含磷共聚型单体、710～1082质量份二羟基硅氧烷投入反应器中，再加入催化剂 0.35～6.5质量份、稳定剂0.16～2.5质量份，在温度130～140℃下搅拌反应1.5～2小时，再升温到160～170℃搅拌反应2～3小时，再升温到180～195、压力-0.085～-0.096MPa下反应4～5小时（一般当无液滴流出时、即为反应终点，反应结束后立即出料），将反应后物料冷却到室温（可以再将反应后物料经粉碎后）即制得添加型含磷硅阻燃剂；

所述含磷共聚型单体为具有如下化学结构式的化合物：

，

式中：R为C₀～C₅的链状或环状烷基，R₁为C₁～C₆的烷基或芳基，X为—OH或—COOH；

所述二羟基硅氧烷为具有如下化学结构式的化合物：

，

式中：R₂为甲基、乙基、苯基或乙烯基（2个R₂可以相同、也可以相不同），n为0～4；

所述催化剂为三氧化二锑、醋酸锑、乙二醇锑、乙酸锂、苯磺酸中的一种或两种以上的混合物；

所述稳定剂为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、磷酸中的一种或两种以上的混合物。