[发明专利]一种无卤阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无卤阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂具有如式(1)所示的结构式，其是双(4‑羟苯基)苯膦氧化物与环氧氯丙烷进行取代反应得到。本发明还公开了上述无卤阻燃剂在阻燃聚酯材料，特别是阻燃聚酯薄膜制备中的应用。本发明的无卤阻燃剂将阻燃组份以偶联的形式引入聚酯结构中，可以有效避免阻燃组份在聚酯材料中长期使用后发生迁移甚至析出的情况，降低聚酯的端羧基含量，提高聚酯的分子量。本发明的阻燃组分通过磷提供阻燃作用，其主要通过热分解在聚合物表面形成磷酸和多磷酸的粘膜层，使聚合物达到难燃的目的；其无卤、无毒、低烟，不产生腐蚀性气体，抗紫外照射，符合环保的发展方向。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料，采用多层共挤出法制成厚片，再经双向拉伸制成的薄膜材料。BOPET具有优异的机械性能，刚性、韧性高，热稳定性、气体阻隔性良好，高透光率，质量轻，价格低等优良特性，因而被广泛应用于各种包装材料、电气绝缘材料、印刷电路板等各个领域。

现有技术中，较为普遍的聚酯阻燃技术为共聚法和共混法。共聚法采用共聚型的阻燃剂与对苯二甲酸和乙二醇进行共聚，制备阻燃聚酯切片，再进行拉膜；但这种方法存在共聚成本高，工艺复杂，设备投资大等缺陷，同时分子链上阻燃剂分子的引入会改变聚酯基体玻璃化转变温度及熔点。共混法采用阻燃剂与聚酯切片进行共混、挤出做成阻燃母粒，然后阻燃母粒再与聚酯切片进行熔融挤出铸片，最后拉膜；通常共混阻燃虽能在一定程度上改善阻燃性能，但由于这些小分子化合物的阻燃剂添加量大，与树脂基材相容性差，使得聚酯材料的机械性能不稳定，长期使用会出现阻燃剂的迁移和析出，影响聚酯制品的外观和阻燃效果的持久性。

因此，开发一种既能使聚酯材料具有阻燃性能，又能避免对聚酯材料的机械性能以及稳定性产生不良影响的阻燃剂，具有十分重要的价值。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种无卤阻燃剂及其制备方法和应用。

本发明提出的一种无卤阻燃剂，其具有如式(1)所示的结构式：

优选地，所述的无卤阻燃剂的制备方法，包括：在有机溶剂和碱的存在下，将双(4-羟苯基)苯膦氧化物与环氧氯丙烷进行取代反应，即得。

优选地，所述双(4-羟苯基)苯膦氧化物与环氧氯丙烷的摩尔比为1：(2.5～3.5)；优选地，所述双(4-羟苯基)苯膦氧化物与碱的摩尔比为1：(1～2)；优选地，所述取代反应的反应温度为80～100℃，反应时间为6～8h；优选地，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或其组合；优选地，所述有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或其组合。

优选地，所述的无卤阻燃剂的制备方法包括：将双(4-羟苯基)苯膦氧化物和碱溶解于有机溶剂中，然后加入环氧氯丙烷，在碱性条件下进行取代反应，即得；优选地，溶解温度为50～80℃，溶解时间为1～3h。

所述的无卤阻燃剂的反应路线如下：

所述的无卤阻燃剂在阻燃聚酯材料制备中的应用，所述阻燃聚酯材料的原料包括含端羧基的聚酯树脂。

优选地，所述无卤阻燃剂占聚酯材料总质量的0.4～1.6％；优选地，所述阻燃聚酯材料的制备方法包括：将所述的无卤阻燃剂与含端羧基的聚酯树脂共混熔融挤出，使无卤阻燃剂中的环氧基团与聚酯树脂的端羧基发生偶联反应；优选地，熔融挤出的温度为270～285℃。

所述的无卤阻燃剂在阻燃聚酯薄膜制备中的应用，所述阻燃聚酯薄膜包括阻燃层，所述阻燃层的原料包括含端羧基的聚酯树脂和所述无卤阻燃剂；优选地，所述无卤阻燃剂的质量占阻燃层原料总质量的0.5～2％；优选地，所述阻燃层的厚度占薄膜厚度的40～100％，优选为60～90％。