[发明专利]一种含有阻燃协效剂的甲基八溴醚重结晶制备方法及其阻燃发泡聚苯乙烯材料

说明书

本发明公开了一种含有阻燃协效剂的甲基八溴醚重结晶制备方法及其阻燃聚苯乙烯泡沫材料，采用微‑纳尺寸的阻燃协效剂作为甲基八溴醚重结晶时的异相成核剂，采用浓缩溶剂法实现了高纯度、高熔点、粒径均匀和高阻燃效率的甲基八溴醚/阻燃协效剂复合阻燃剂的快速制备；然后将复合阻燃剂与聚苯乙烯熔融共混并加入发泡剂挤塑成发泡XPS材料，该阻燃体系获得的阻燃聚苯乙烯泡沫材料成型发泡工艺性能良好，在较低的阻燃剂添加量下使挤出发泡聚苯乙烯(XPS)实现良好的阻燃性能，并且保持了材料的物理机械性能。

技术领域

本发明涉及一种含有阻燃协效剂的甲基八溴醚重结晶制备方法及其阻燃发泡聚苯乙烯材料，属于采用特定阻燃剂获得阻燃聚苯乙烯泡沫材料的技术领域。

背景技术

甲基八溴醚，化学名称四溴双酚A-双(2,3-二溴-2-甲基丙基)醚，分子式C₂₃H₂₄Br₈O₂，既含有芳香族溴又含有脂肪族溴，是一种重要的溴系阻燃剂。在六溴环十二烷(HBCD)被全面禁用后，甲基八溴醚由于性价比高、阻燃性能效果突出等因素，迅速占领了原有的阻燃剂市场缺口，尤其是应用于阻燃发泡聚苯乙烯材料(XPS、EPS)的场合。然而，目前的甲基八溴醚产品仍然在性能上与HBCD相比存在劣势，例如甲基八溴醚的溴含量及阻燃效率低于HBCD，低纯度的甲基八溴醚熔点和初始分解温度较低，加工时容易在加料段粘连，影响加工。因此，制备高纯度、高熔点且具有更高阻燃效率的甲基八溴醚阻燃体系成为研究重点。

目前，甲基八溴醚的合成开展了一定规模的研究，如甲基八溴醚的专利申请CN112830868A、CN113754523A，以上研究致力于在制备高纯度的甲基八溴醚及其快速结晶方法，CN112852015A、CN109880248B研究了甲基八溴醚复合阻燃体系，但未能兼顾甲基八溴醚的纯度、熔点以及在发泡聚苯乙烯材料中的加工性能与阻燃效率。

通常来讲，重结晶法是提高工业品纯度的有效手段，本发明利用重结晶法除去甲基八溴醚工业品中含有的未完全溴化的中间体及其它副产物。同时加入一些特定的阻燃协效剂，尤其是具有微纳尺度的阻燃协效剂，从而实现只需要很低的添加量就能发挥较高的协同阻燃效率。本发明在甲基八溴醚重结晶的过程中引入微-纳尺寸的阻燃协效剂，使甲基八溴醚以阻燃协效剂为中心异相成核结晶，制备含有阻燃协效剂的高纯度、高熔点以及高阻燃效率的甲基八溴醚，在较低的阻燃剂添加量下使挤出发泡聚苯乙烯(XPS)实现良好的阻燃性能，并且不影响XPS材料的发泡和力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供提高甲基八溴醚的纯度和熔点，增加甲基八溴醚应用于聚苯乙烯材料时阻燃效率的技术方法，本发明提供了一种含阻燃协效剂的甲基八溴醚重结晶制备方法及其阻燃XPS材料，该方法能够简单并快速的制备具有高纯度、高熔点、高阻燃效率的甲基八溴醚，在应用于聚苯乙烯泡沫材料时能够在不影响材料发泡和力学性能的同时赋予其优异的阻燃性能。

所用原料：甲基八溴醚、阻燃协效剂、烷烃类溶剂、去离子水。

第一步，将甲基八溴醚100质量份、阻燃协效剂0.05-5质量份、烷烃类溶剂100-500质量份、去离子水100-1000质量份加入带搅拌装置的三口烧瓶中，使甲基八溴醚充分溶解。

优选的，所述的阻燃协效剂为类沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8、类沸石咪唑酯骨架材料ZIF-67、八苯基笼状聚倍半硅氧烷、八乙烯基笼状聚倍半硅氧烷、纳米有机改性蒙脱土、纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、纳米层状双氢氧化物、纳米三氧化二锑、纳米硼酸锌、三聚氰胺、沸石中的一种或几种混合组成。

优选的，所述的烷烃类溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或混合物。

第二步，在搅拌的状态下，将以上溶液体系升温至一定温度，进行减压蒸馏，一段时间后甲基八溴醚晶体陆续析出，将烷烃类溶剂全部蒸出，过滤后的甲基八溴醚晶体用乙醇洗涤后，收集得到含有阻燃协效剂的甲基八溴醚颗粒。