[发明专利]无卤氮系阻燃不饱和聚酯树脂、合成方法及应用

说明书

本发明提供一种无卤氮系阻燃不饱和聚酯树脂、合成方法及应用，通过新的三聚氰胺改性功能化双酚A单体制备了阻燃不饱和聚酯树脂，三聚氰胺改性功能化双酚A单体内具有三聚氰胺阻燃基团，且氮元素含量超过20％，使得由新的三聚氰胺改性功能化双酚A单体所制备的阻燃不饱和聚酯树脂具有较高的阻燃性；此外，可以通过三聚氰胺改性功能化双酚A单体与双酚A单体之间的比例，可以制得不同阻燃性能的不饱和聚酯树脂；新的三聚氰胺改性功能化双酚A单体既包含羟基，又包含胺基，使得可以与羧基同时进行缩聚交联反应，从而使得所制备出的聚酯树脂具有丰富的交联网络结构，可以大幅度地提升树脂的强度，还能够提升聚酯树脂的阻燃效果。

技术领域

本发明属于聚酯树脂技术领域，涉及无卤氮系阻燃不饱和聚酯树脂、合成方法及应用。

背景技术

不饱和聚酯树脂主要由不饱和二元酸酐、饱和二元酸酐、二元醇缩聚而成，其中常用的二元醇有丙二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、双酚A等。用于不饱和聚酯树脂的阻燃剂分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，其中反应型阻燃剂因将阻燃单元直接引入到聚酯分子中，其阻燃效果稳定，树脂的物理性能也有大幅度的改善。

氮系阻燃剂燃烧时可释放出氨气、氮气、深度氮氧化物等不燃性气体，这些气体的生成和阻燃剂分解吸热带走大量热量，极大地低燃烧物表面温度。同时，这些气体在高温下还能与氧气反应，消耗燃烧物表面的氧气，进一步提升阻燃效果。

目前含氮阻燃剂的研究较少，专利文献CN111019114A以六羟甲基三聚氰胺、小分子多元醇化合物为原料，氢氧化钾为催化剂，与环氧丙烷进行乙氧基化反应合成聚醚多元醇中间体用于制备反应型阻燃聚醚多元醇。该方法合成反应型阻燃多元醇的步骤较为复杂，合成分子内氮元素的含量不高，阻燃性能的提升不显著。

发明内容

本发明的第一个目的在于，针对现有技术的不足，提供一种无卤氮系阻燃不饱和聚酯树脂的合成方法。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种无卤氮系阻燃不饱和聚酯树脂的合成方法，述无卤氮系阻燃不饱和聚酯树脂的合成方法包括如下步骤：

(1)将三聚氰胺改性功能化双酚A单体与双酚A单体按比例混合，作为混合二元醇单体；

(2)将混合二元醇单体：顺丁烯二酸酐：邻苯二甲酸酐＝1.1～2.2：1：1的摩尔比同时加入到反应容器中，通入保护气体，在190～210℃下进行缩聚反应，直到酸值到达40±2mg KOH时停止反应；

所述三聚氰胺改性功能化双酚A单体的结构式为：

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述三聚氰胺改性功能化双酚A单体的合成方法包括如下步骤：将三聚氰胺改性中间体：苯酚：CF₃SO₃H＝1:3～8:2～6的摩尔比在溶剂A内20～60℃下搅拌反应4～12小时，反应后用碳酸氢钠中和并用溶剂B萃取产物，后再用旋蒸去除溶剂，得到粗品；

所述三聚氰胺改性中间体的结构式为：

作为本发明的优选技术方案：所述三聚氰胺改性中间体、苯酚、CF₃SO₃H的摩尔比为1:3～5:3.5～4.5。

作为本发明的优选技术方案：将三聚氰胺改性功能化双酚A单体的粗品用二氯甲烷：甲醇＝20～60:1的混合溶剂过硅胶柱，并在60～100℃下真空干燥，即可以得到纯净的三聚氰胺改性功能化双酚A单体。

作为本发明的优选技术方案：二氯甲烷与甲醇的比例优选为30～40:1。