[发明专利]基于席夫碱结构的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯及其制备技术领域。具体的说，本发明涉及一类含有席夫碱结构具有高温可自交联、阻燃和抗熔滴性的共聚酯及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以其高模量、高强度、高弹性，优秀的保型性、耐热性和耐化学性，良好的表面硬度和光泽度，不仅在合成纤维中占了极大的份额，同时作为工程塑料在人们的生活中也发挥了极大的作用。但是，聚酯自身固有的易燃和易熔融滴落的缺点，使其在一些重要领域的应用受到限制，如电子器件、阻燃防护服与军服、交通工具和高层宾馆织物等。

磷系阻燃剂是对共聚酯最有效的阻燃剂(王玉忠著，共聚酯纤维阻燃化设计，四川科技出版社，1994)，但是这类阻燃剂是通过促进熔滴带走热量来达到阻燃的目的。由于共聚酯熔体的温度非常高，不仅与之接触会造成烧伤，而且滴落的熔滴往往会引起二次燃烧，所以采用传统的含磷阻燃剂对聚酯进行阻燃就不可避免地要产生熔融滴落的问题。

为了解决这一问题，通过共混添加不熔或难熔的抗熔滴剂，如聚四氟乙烯及其衍生物等，或者添加无机填充物，如玻纤、二氧化硅等，可以赋予聚酯抗熔滴的性质(ZL201010124613.8)。用这类物质和传统阻燃剂共同使用，可使聚酯获得一定的阻燃抗熔滴效果，但它们的添加量大，使所得聚酯不能用来进行纺丝和加工成膜，只能用作工程塑料，因此限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一类新的具有席夫碱结构的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯，该共聚酯不仅原料成本低，易于工业化，也可以直接作为工程塑料、薄膜用料以及纤维原料使用，而且所制备的产品在高温下会发生化学交联，从而提高共聚酯的熔体黏度，进而赋予共聚酯产品优良的阻燃抗熔滴性能。

本发明的目的之二是提供上述高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯的制备方法。

本发明提供的基于席夫碱结构的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯，该共聚酯是由下述Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ或Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ表示的结构单元组成：

式中，R₁表示亚芳基，

式中，R₂表示C₂～C₈的亚烷基，

式中，Z₁为H原子、羟基、甲基或甲氧基。

式中，R₃表示C₂～C₈的亚烷基，Z₁为H原子、羟基、甲基或甲氧基，Z₂为H原子、甲基、甲氧基或苯基。

其中，Ⅲ的结构单元数为Ⅰ的结构单元数的0.5～20％，Ⅱ的结构单元数：[Ⅰ+Ⅲ]的结构单元数＝1；Ⅳ的结构单元数为Ⅰ的结构单元数的0.5～20％，Ⅰ：[Ⅱ+Ⅳ]的结构单元数＝1，各结构单元或其形成的链段是按羧基和羟基官能团任意连接组合，且该共聚酯的特性黏数[η]为0.30～1.10dL/g，极限氧指数为24.0～40.0％；垂直燃烧等级V-2～V-0级；锥形量热测试中峰值热释放速率p-HRR比纯PET降低33～83％。

上述共聚酯中优选Ⅲ的结构单元数为Ⅰ的结构单元数的5～15％，Ⅱ的结构单元数：[Ⅰ+Ⅲ]的结构单元数＝1；Ⅳ的结构单元数为Ⅰ的结构单元数的5～15％，Ⅰ：[Ⅱ+Ⅳ]的结构单元数＝1，且该共聚酯的特性黏数[η]为0.60～0.84dL/g，极限氧指数为28.0～40.0％；垂直燃烧等级为V-1～V-0级；锥形量热测试中峰值热释放速率p-HRR比纯PET降低42～83％。

本发明提供的上述基于席夫碱结构的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯的制备方法，该方法是将二元酸或者其酯化物和C₂～C₈的多元醇的共聚酯单体、催化剂按照常规的配比，采用常规的直接酯化法或酯交换法进行酯化后，经过缩聚反应制备而成，其特征在于在酯交换反应前或酯交换反应后缩聚前，在反应体系中加入了按共聚酯单体中二元酸或其酯化物的摩尔百分数计为0.5～20％的含席夫碱结构单元的自交联阻燃单体，优选5～15％。

以上方法所用的含席夫碱结构单元的自交联阻燃单体为以下结构通式中的任一种：

式中，X₁为羧基或酯基基团，Y₁为C₂-C₈的伯醇基团，Z₁为H原子、羟基、甲基或甲氧基，Z₂为H原子、甲基、甲氧基或苯基。