[发明专利]一种乙烯基纳米硅球复合的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及聚酯材料领域，公开了一种乙烯基纳米硅球复合的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法，包括对苯二甲酸、乙二醇、磷系阻燃剂酯化物的乙二醇溶液、马来酸酐的酯化物的乙二醇溶液和含乙烯基纳米硅球的乙二醇悬浮液在内的原料反应后制得。本发明共聚酯具有的马来酸酐酯化物共聚单体能在燃烧时的高温作用下，以乙烯基纳米硅球作为交联剂发生交联，使原本的线型高聚物转化为更易燃烧成炭的体型高聚物，并且部分乙烯基纳米硅球能够互相发生交联形成网状的硅烷网络，起到阻碍热量传导，限制聚合物熔融滴落的作用，配合磷系阻燃剂的阻燃效果，体现出优良的阻燃抗熔滴效果。

技术领域

本发明涉及聚酯材料领域，尤其涉及一种乙烯基纳米硅球复合的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法。

背景技术

对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其具有高模量、高强度、高弹性、保形性和耐热性等优点，在合成纤维占有了极大的份额，近年来，除了作纤维材料外，其还被广泛应用于包装、建筑、汽车、电子电器、医疗卫生等领域。

近年来，我国已成为世界上第一聚酯生产大国。我国聚酯绝大部分用于制备纤维，且主要是常规聚酯纤维，这类聚酯存在产量过剩，开工不足等问题，导致企业利润下滑。另一方面，常规聚酯因其固有的易燃性和熔融滴落性等问题，使得在一些重要领域的应用受到了一定限制，特别是公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识国家标准颁布以后，作为在航空，铁路，宾馆等公共场合有着广泛应用的聚酯纤维的阻燃和抗熔滴性能更加引起了广泛关注。因而，研发阻燃抗熔滴聚酯新产品势在必行。

现有的市场上最有效的聚酯磷系阻燃剂CEPPA，在实际使用中，产品虽然有较高的氧指数，但是其促熔滴的阻燃原理导致了阻燃聚酯在燃烧时会产生大量的熔融滴落现象，不仅会使人烫伤，还会引起二次烧伤，造成人民群众生命及财产的严重损失。事实上，大多数磷系阻燃剂都是通过熔滴带走热量实现阻燃，这就存在着阻燃与抗熔滴互相矛盾的问题，使得阻燃抗熔滴聚酯的研究成为一个难题。目前公开的一些研究成果往往是采用一些抗熔滴剂，如聚四氟乙烯及其衍生物等，或者在其中加入无机填充物，如金属氢氧化物、玻璃纤维等等。这些物质的加入虽然能取得一定的效果，但是也大大限制了聚酯的应用，此外，由于这些无机填料易在高速熔体纺丝生产过程中产生堵塞喷丝板的问题，尤其难应用在纤维中，这并不是我们所希望的。

发明内容

针对现有的常规阻燃聚酯存在的阻燃性能一般、熔滴现象明显的问题，本发明提供了一种乙烯基纳米硅球复合的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯及其制备方法。在本发明的共聚酯中，复合有乙烯基纳米硅球、磷系阻燃剂酯化物和马来酸酐酯化物。该共聚酯具有的马来酸酐酯化物共聚单体能在燃烧时的高温作用下，以乙烯基纳米硅球作为交联剂发生交联，使原本的线型高聚物转化为更易燃烧成炭的体型高聚物，并且部分乙烯基纳米硅球能够互相发生交联形成网状的硅烷网络，起到阻碍热量传导，限制聚合物熔融滴落的作用，配合磷系阻燃剂的阻燃效果，体现出优良的阻燃抗熔滴效果。

本发明的具体技术方案为：一种乙烯基纳米硅球复合的高温自交联阻燃抗熔滴共聚酯，包括对苯二甲酸、乙二醇、磷系阻燃剂酯化物的乙二醇溶液、马来酸酐的酯化物的乙二醇溶液和含乙烯基纳米硅球的乙二醇悬浮液在内的原料反应后制得。

所述共聚酯包括下述的I、II、III、IV结构单元以及乙烯基纳米硅球：

其中，式中R₁为亚芳基；

其中，式中R₂为C₂～C₄之间的亚烷基；

所述共聚酯中I、II、III和IV各结构单元或其形成的链段按羟基和羧基官能团任意连接组合。