[发明专利]一种含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及高分子阻燃技术领域，具体涉及一种含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂、其制备方法及应用，该含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂的制备方法包括如下步骤：(S1)、将苯基硅烷偶联剂、含氢硅烷偶联剂、钛酸酯单体、烷基硅烷偶联剂和含硼单体按重量比混合均匀后，在一定温度条件下，边搅拌边加入酸性催化剂持续反应一定时间后，再持续搅拌一定时间，然后升温至一定温度、抽真空除杂、烘干，得到含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂。获得具有氢键、苯基、钛、硼和硅的透明共聚物，基团与基团之间并非简单的物理混合，而是化学结合，其稳定性更高，更有利于钛的均匀分布，促进阻燃，且维持甚至提升树脂的力学性能。

技术领域

本发明涉及高分子阻燃技术领域，具体涉及一种含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂、其制备方法及应用。

背景技术

开发用于热塑性塑料和热固性塑料的高效阻燃剂是许多工业应用的巨大需求，其中最常见的阻燃剂有溴系阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂等。但这些阻燃剂有的会影响PC性能，有的会不耐高温易析出，有的会影响透明性等。

专利CN 104804194 B披露了聚钛硼硅氧烷的制备方法，其合成产品钛分布结构不均，该专利是分别合成的二氧化钛溶胶与苯基半笼型聚倍半硅氧烷，然后混合，这样实际就是二氧化钛分散在笼形结构表面，不是均匀分布，阻燃受限。

基于有机硅的阻燃剂是开发的重点领域。但其存在添加量高，阻燃效率不够的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的之一在于提供一种含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂的制备方法，获得将硼和钛元素引入聚硅氧烷的硅氧骨架中而制备的一类新型高分子材料，使有机硅聚合物呈现空间立体结构，使得聚硅氧烷具有更高的耐热性；钛在热塑性树脂燃烧的高温下具有很高的活性，会加速聚碳酸酯的分解成碳，有利于阻燃；苯基的引入可以提高阻燃的成碳率，氢键可以同热塑性树脂末端残留的羟基反应接枝，使得阻燃剂更好的分散，起到阻燃的效果。该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。

本发明的目的之二在于提供一种含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂，通过氢键、苯基、钛、硼和硅共聚化合物的协同阻燃作用，解决了复合困难和分散不均的问题，氢键、苯基、钛、硼和硅共同合成于含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂中，避免了元素在结构中分散不均或者没有化学键结合而很难达到相互协同的作用，在较低添加量(占热塑性树脂的0.2-5wt％)的情况下也能使热塑性树脂达到较好的阻燃效果。

本发明的目的之三在于提供一种含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂的应用，所述含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂应用于热塑性树脂的阻燃改性，例如：聚碳酸酯、聚酰胺、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)树脂、聚碳酸酯/ABS共混物、聚酯、聚苯乙烯或聚烯烃(诸如聚丙烯或聚乙烯)。其可以与热塑性树脂的共混物共混。特别是聚碳酸酯的阻燃改性中，在聚碳酸酯300℃左右的高温加工的条件下，结构中的氢键与聚碳酸酯的残留官能团反应，特别是与聚碳酸酯树脂末端残留的羟基反应接枝，这样的相容性更好，拉伸强度和弯曲强度性能更优异，透明度也更好。

本发明的目的之一通过下述技术方案实现：一种含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

(S1)、将苯基硅烷偶联剂、含氢硅烷偶联剂、钛酸酯单体、烷基硅烷偶联剂和含硼单体按重量比10-60:10-50:10-50：10-50：10-50混合均匀后，得到混合液；

(S2)、在一定温度条件下，边搅拌边向所述混合液中加入酸性催化剂持续反应一定时间后，再持续搅拌一定时间，然后升温至一定温度、抽真空除杂、烘干，得到含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂。

本发明的含氢聚钛硼硅氧烷阻燃剂的制备方法，将苯基硅烷偶联剂、含氢硅烷偶联剂、钛酸酯单体、烷基硅烷偶联剂和含硼单体混合后，再在特定温度和酸性催化剂作用下促进水解和反应，获得具有氢键、苯基、钛、硼和硅的透明共聚物，基团与基团之间并非简单的物理混合，而是化学结合，其稳定性更高，更有利于钛的均匀分布，促进阻燃，且维持甚至提升树脂的力学性能。抽真空除杂以除去副产物醇类等。