[发明专利]一种小分子磷-镁阻燃剂的制备及在制备阻燃共聚酯材料中的应用

说明书

本发明公开了小分子磷‑镁阻燃剂的制备方法，是将无机磷酸溶于无水乙醇中，加入氢氧化镁，于60~80℃下搅拌反应5~6h，过滤、洗涤、干燥，得到白色固体粉末即为小分子磷‑镁阻燃剂；所述无机磷酸为磷酸、亚磷酸、次磷酸中的一种。将小分子磷‑镁阻燃剂用于制备磷‑镁型无卤低烟本征阻燃共聚酯材料HAMH‑PET。HAMH‑PET具有优异的阻燃、抑烟、防滴及力学性能，归因于HAMH与PET基体良好的相容性和燃烧过程中磷镁协同产生包裹性产物形成致密球状结构。

技术领域

本发明涉及一种小分子磷-镁阻燃剂的制备方法，本发明同时涉及该小分子磷-镁阻燃剂在制备阻燃共聚酯材料中的应用，属于阻燃材料技术领域和高分子材料技术领域。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种热塑性高分子材料。由于特殊的线性结构，使其具有高强度、耐化学腐蚀、电绝缘性、耐摩擦性和优异的热稳定性等特点。它在较宽的温度范围内能够保持优良的物理性能和尺寸稳定性，易加工纺丝，成本低廉；因而被广泛应用于生产纤维、瓶片、薄膜和工程塑料等领域，对工业生产和人类生活产生十分重要的影响。

PET的氧指数（LOI）为20%~22%，属于易燃材料，容易燃烧引发火灾；同时燃烧热为23.9 kJ / g 远大于熔融焓值(约50 J/g)，因此易发生熔滴滴落，它在燃烧过程中产生大量烟气能使人和动物窒息，对人类生命造成严重威胁及财产造成严重损失。由于PET的直链式结构特点使其在燃烧过程中产生严重熔滴，熔滴物成为二次火灾引火源，造成火灾局势不断扩大。因此，减少PET材料烟气和有毒气体的释放有利于提高其应用安全性。研究 PET材料本身的燃烧特性，提高 PET 材料的阻燃性一直以来是各国研究者的重点研究方向。

PET的阻燃改性方法可分为本征反应型和共混添加型。初期用于 PET 改性的阻燃剂主要是阻燃效率较高的卤系阻燃剂，但是，卤系阻燃剂由于燃烧过程中产生大量有毒卤素气体，近年来已经被许多国家禁止使用，因而阻燃剂无卤化逐渐成为市场发展趋势。阻燃剂除了卤素，还有磷系、氮系、硅系、无机氢氧化物以及金属氧化物等种类，他们各有特点，适合不同的应用领域 PET 阻燃改性，就是要选择合适的阻燃剂和改性方法。改性方法主要有共混、共聚和后处理三种，共混阻燃改性的方法简单，但是阻燃剂与聚酯基体的相容性差，对 PET 其他性能有明显影响；后处理属于表面处理改性技术，得到的PET 产品性能稳定性差；共聚属于本征阻燃改性，通过改变 PET 高分子结构来提高其阻燃性能，具有阻燃单体与 PET 基体相容性好，对其他性能影响较小等优点，但共聚阻燃单体成本较高限制了其广泛应用。近年来，研究者致力于研究性能优异并且成本低的共聚阻燃 PET 聚酯。无机氢氧化物（氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝）在受热时（340-490℃）发生分解，吸收燃烧物表面热量，起到了阻燃作用；但由于未经改性的无机氢氧化物分散性差，在有机高分子材料中难以均匀的分散，相容性差，容易产生团聚，严重影响PET材料的机械性能，况且达到一定的阻燃性需要很大剂量，因此，选择性能优异且价格低廉的表面改性剂对其进行改性处理，提高其在PET聚合物基体材料中的相容性，既可以保证PET材料的机械性能，又可以提高阻燃性。

发明内容

本发明的目的提供一种小分子磷-镁阻燃剂的制备方法；

本发明的另一个目的是提供小分子磷-镁阻燃剂在制备阻燃共聚酯材料中的应用。

一、小分子磷-镁阻燃剂的制备

本发明小分子磷-镁阻燃剂的制备方法，是将无机磷酸溶于无水乙醇中，加入氢氧化镁，于60~80℃下搅拌反应5~6h，过滤、洗涤、干燥，得到白色固体粉末即为小分子磷-镁阻燃剂HAMH；所述无机磷酸为磷酸、亚磷酸、次磷酸中的一种；所述氢氧化镁和无机磷酸的物质的量比为1:1~1:3。

二、阻燃共聚酯材料HAMH-PET的制备