[发明专利]含芳香仲胺结构的共聚酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开的含芳香仲胺结构的共聚酯及其制备方法和应用，该共聚酯是由Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ表示的结构单元所组成，其特性黏数[η]为0.30～3.5dL/g；极限氧指数为23.0～55.0％；垂直燃烧等级为V‑2～V‑0级；拉伸强度比纯PET增加5～300％。本发明引入的含芳香仲胺结构的阻燃单元在燃烧时的增黏效应和成炭作用使共聚酯不仅具有优异的阻燃和抗熔滴性能，还具有较好的抑烟性能，可以在纤维、无纺布、工程塑料、膜材料、容器材料、自修复材料、形状记忆材料或3D打印材料领域单独应用，或作为添加剂用于高分子材料的改性。

技术领域

本发明属于含芳香仲胺结构的共聚酯及其制备和应用技术领域，具体的说，本发明涉及含芳香仲胺结构的具有阻燃性、抗熔滴性和抑烟性的共聚酯及其制备方法和应用。

背景技术

半芳香型聚酯(以下简称聚酯)是一类主链含刚性芳环、柔性亚甲基和极性酯基的线性高分子，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等，因其具有优异的综合性能，如高模量、高强度、保形性、耐热性和耐腐蚀等，而被广泛应用于合成纤维、瓶装材料和工程塑料等领域。但是聚酯是极易燃烧的聚合物，燃烧时不仅会释放出大量的热量和浓烟，且还伴随着严重的熔滴行为。作为一类被广泛应用的高分子材料，聚酯的阻燃、抗熔滴及抑烟改性具有十分重要的现实意义。

传统卤系阻燃剂虽然具有很好的阻燃效果，但其在燃烧时释放的卤化氢和二噁英气体具有高毒性，会造成环境和健康问题，因而被逐渐淘汰。通过物理或化学的方式引入磷元素是另一种提高聚酯阻燃性的有效方法，但市售的含磷阻燃剂几乎都是通过促进“熔滴带走热量”的模式来达到阻燃目的，熔滴不仅会造成烫伤，还易引起“二次火灾”。此外，许多含磷阻燃剂还会导致更严重的烟释放行为，存在较大的安全隐患。ZL 201010195998.7将纳米蒙脱土、硅烷偶联剂和2-羟乙基次磷酸通过原位聚合的方法引入到了聚酯中，虽能提高聚酯的阻燃性能和抗熔滴性能，但其对抑烟性能却没有太大的改善，而且纳米粒子的加入还会破坏聚酯的力学性能。传统的阻燃方法很难同时实现聚酯的“阻燃”、“抗熔滴”和“抑烟”要求，且在一定程度上会破坏聚酯的力学性能和可纺性。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有技术存在的问题，提供一类含芳香仲胺结构的共聚酯。

本发明的目的之二是提供一种制备上述含芳香仲胺结构的共聚酯的方法。

本发明的目的之三是提供上述含芳香仲胺结构的共聚酯的应用。

本发明提供的含芳香仲胺结构的共聚酯是由下述Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ表示的结构单元组成：

式中，R₁表示亚芳基；

式中，R₂表示亚烷基；

式中，R₃、R₄为羰基、O原子或a为2～12的整数，R₃、R₄相同或不相同；X₁、X₂为H原子、羟基、甲基、乙基、氰基、苯乙炔基、甲氧基或苯基中的任一种，X₁、X₂相同或不相同；X₃为H原子、羟基、甲基、乙基、苯乙炔基、甲氧基、苯基、1-萘基或2-萘基中的任一种；

Ⅲ的结构单元数为Ⅰ的结构单元数的1～99％。

上述含芳香仲胺结构的共聚酯的特性黏数[η]为0.30～3.50dL/g；极限氧指数为23.0～55.0％；垂直燃烧等级为V-2～V-0级；拉伸强度比纯PET增加5～300％。