[发明专利]一种阻燃抑烟聚丙烯腈材料及其制备方法

说明书

本发明具体公开了一种阻燃抑烟的聚丙烯腈的制备方法。首先通过季戊四醇磷酸酯与3‑异丙烯基‑α,α‑二甲基苄基异氰酸酯反应得到含磷P、氮N的乙烯基单体；同时通过水热反应制备氨基化的钴基MOF，然后和α‑羧基二硫代苯甲酸丙酯反应合成接枝钴基MOF的链转移剂；然后偶氮二异庚腈作为引发剂，通过Raft聚合使含磷P、氮N的乙烯基单体和丙烯腈在钴基MOF表面聚合，得到一种阻燃抑烟的聚丙烯腈。该方法解决了氮磷阻燃基团和金属MOF在聚丙烯腈中分散不均的问题，通过含氮、磷聚合物和钴基MOF之间的协同作用，提高聚丙烯腈的阻燃性的同时抑制了有毒气体的释放。

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，具体为一种具有阻燃抑烟能力的聚丙烯腈材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯腈纤维，即腈纶，是性能优良的合成纤维，具有弹性好，手感舒适，保暖性好等特性，广泛应用于装饰、服装、产业等领域，在纺织行业中占有重要地位。然而聚丙烯腈纤维属于易燃纤维，极限氧指数值仅约17％，属于易燃物质，聚丙烯腈纤维燃烧过中还会产生氰化氢、一氧化碳以及乙腈等有毒气体，严重威胁着人们的生命安全。这些缺陷极大地限制了聚丙烯腈纤维的应用发展，因此，聚丙烯腈的阻燃研究对提高聚丙烯腈的产业化应用程度以及更好地保障人们的生命财产安全具有极其重要的意义。

发明专利CN201210435972提供了一种接枝和共混的方式合成阻燃聚丙烯腈纤维的方式，但是共混过程可能造成含磷阻燃单体分散不均，导致整体的阻燃抑烟能力有局部缺陷。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术不足，一种具有阻燃抑烟能力的聚丙烯腈材料通过高分子链转移剂使聚丙烯腈和磷、氮的乙烯基单体在金属MOF表面接枝聚合，氮磷阻燃基团和金属MOF在基体均匀分散，在提升材料阻燃能力的同时降低有害烟气释放。

(二)技术方案

基为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阻燃抑烟聚丙烯腈，制备方法如下：

(1)首先在搅拌下将季戊四醇磷酸酯溶解在N，N-二甲基甲酰胺中。然后，将3-异丙烯基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯和季戊四醇磷酸酯溶液中升温反应一段时间，反应结束后，将反应混合物倒入蒸馏水沉淀、过滤并干燥，得到含N、P的乙烯基单体；

(2)将2-氨基对苯二甲酸溶于N，N-二甲基甲酰胺中，超声处理，然后缓慢加入六水合硝酸钴甲醇溶液，搅拌均匀后，水热反应，反应结束后，离心分离，甲醇洗涤，干燥，得到氨基化的钴基MOF；

(3)将(2)制备的氨基化的钴基MOF在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中超声分散，加入缩合剂二环己基碳二亚胺和α-羧基二硫代苯甲酸丙酯，搅拌反应，得到接枝钴基MOF的链转移剂。

(4)将1，4-二氧六环溶剂、(3)制备的接枝钴基MOF的链转移剂、偶氮二异庚腈和(1)制备的含N、P的乙烯基单体和丙烯腈，在混合反应一段时间，得到具有阻燃抑烟功能聚丙烯腈；

优选的，步骤(1)中，季戊四醇磷酸酯与3-异丙烯基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯的用量为3-6∶12，反应温度为40-50℃，反应时间为2-5h；

优选的，所述步骤(2)中，2-氨基对苯二甲酸、六水合硝酸钴甲醇溶液和N，N-二甲基甲酰胺的质量比为1∶110～120∶410～450；

优选的，所述步骤(2)中六水合硝酸钴甲醇溶液中六水合硝酸钴和甲醇的质量比例为1∶40～50；

优选的，所述步骤(2)中水热反应的条件为80±5℃下保持4～6 h；

优选的，步骤(3)中接枝钴基MOF的链转移剂、α-羧基二硫代苯甲酸丙酯和二环己基碳的质量比为1∶1-3∶1-2，反应温度为25℃，反应时间为20-24h；