[发明专利]一种可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法

说明书

本发明公开一种可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物材料及其制备方法；通过在聚苯乙烯分子链上嵌段入阻燃剂大分子，得到一种具有持久的阻燃性能的聚苯乙烯材料，此外，在聚苯乙烯分子链上嵌段聚甲基丙烯酸和聚苯乙烯嵌段共聚物中加入光敏剂、防晒剂和降解控制剂，聚甲基丙烯酸与降解控制剂相互作用实现聚苯乙烯嵌段共聚物的快速降解。

技术领域

本发明属高分子材料领域，具体涉及一种可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯是一种有机碳氢化合物，极限氧指数仅有18.0％，属于易燃材料的范畴。一旦点燃即以1.3-6.4cm·min^-1的速度水平燃烧，PS制品燃烧时会产生大量的浓烟、有毒气体和融滴，这是由PS自身的分子结构决定的：侧链上较大的苯环在受热时极易不完全燃烧便脱掉，导致了浓烟和融滴的形成；相对于明火而言浓烟和有毒气体更易使人窒息死亡，发泡型的苯乙烯材料受火时情况更严重，规整的蜂窝状、封闭的泡孔结构增大了空气的流通性，使材料的燃烧更容易进行。

一次性聚苯乙烯餐具和可发性聚苯乙烯包装材料通常在使用后短时间内丢弃，聚苯乙烯制品在自然环境中难以降解，很容易造成环境污染的问题；基于此，本发明提出了一种可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物及其制备方法，通过在聚苯乙烯分子链上嵌段入阻燃剂大分子，得到一种具有持久的阻燃性能的聚苯乙烯材料，此外，在聚苯乙烯分子链上嵌段聚甲基丙烯酸和聚苯乙烯嵌段共聚物中加入光敏剂、防晒剂和降解控制剂，实现聚苯乙烯嵌段共聚物的快速降解。

本发明的目的在于提供一种可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物。

本发明的另一目在于是提供上述可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

将可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物在80℃下真空干燥，在双辊温度为235℃的开放式热炼机上加入60～100质量份可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物、5质量份光敏剂、5质量份防晒剂和5质量份降解控制剂，待其熔融包辊后，混炼均匀出片，在平板硫化机上于240℃下热压、室温冷压、出片，得可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物材料。

一种可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物，其结构式如下式(I)所示：

式中n的取值为15～30，m的取值为7～15，P的取值为10～20。

上述可降解阻燃聚苯乙烯嵌段共聚物的制备方法如下：

1.以三乙胺为催化剂和缚酸剂，氯仿为反应溶剂，二乙基二氯膦酰胺与乙二醇在60～70℃下反应4～6h，继续加入对羟基苯甲酸进行封端，保温回流2～3h结束反应，粗产物经减压蒸馏、抽滤、萃取得到反应型阻燃剂端苯甲酸聚(二乙基胺基)磷酸乙二酯。

其中，二乙基二氯膦酰胺、乙二醇、对羟基苯甲酸的投料摩尔比为9～17:5～17:2.5，三乙胺和二乙基二氯膦酰胺的投料摩尔比为1:1。

2.以甲苯为溶剂、吡啶为缚酸剂、RAFT试剂3-苄基硫烷基硫代羰基硫烷基丙酸先进行酰胺化反应，再与双末端羟基聚苯乙烯进行酯化反应，得到聚苯乙烯大分子转移剂。

其中，3-苄基硫烷基硫代羰基硫烷基丙酸与双末端羟基聚苯乙烯的摩尔比为1:1。

3.以N,N-二甲基甲酰胺DMF为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂、聚苯乙烯大分子链转移剂为链转移剂、甲基丙烯酸为单体，得到PS-b-PMAA。

其中，偶氮二异丁腈与聚苯乙烯大分子链转移剂、甲基丙烯酸的摩尔比为1:3:800，甲基丙烯酸的摩尔浓度为2mol/L。