一种阻燃PET材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，包括：在阻燃剂表面覆盖保护膜得到表面覆盖保护膜的阻燃剂，利用所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂通过原位聚合，制备阻燃PET材料。本发明专利技术利用TEOS通过化学反应，将硼酸锌表面覆盖一层保护膜，将制得有保护膜的硼酸锌与乙二醇、对苯二甲酸等原料加入到聚合反应釜内，通过原位聚合，得到阻燃PET材料。将硼酸锌表面包覆，在缩聚时，所述的保护膜使锌与多聚体分离，抑制或阻止锌的催化作用，使缩聚阶段按照正常速度进行，避免了过快的反应造成的聚酯分子量分布不均匀的现象，保证了所得PET的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种原位聚合阻燃聚酯及其制备方法和应用，属于聚酯的制备

技术介绍
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是最早实现工业化应用的线性热塑性聚合物之一，聚酯纤维也是全世界生产量第一的合成纤维品种，具有断裂强度高、弹性模量大、回弹性适中、耐热耐光、化学稳定性优良等优点。因此聚酯材料广泛应用于汽车内饰、家居用品、建筑和其他工业领域。但聚酯的氧指数一般只有20％～22％，属于熔融性易燃纤维，燃烧速度快，放出大量的热量和有害气体，在燃烧的过程中还伴随有熔滴现象。所以对阻燃性有较高要求的场合，不能直接给予应用。因此对PET阻燃性能的研究就变得尤为重要。采用阻燃剂来提高高分子材料的阻燃性是制备阻燃高分子材料的主要途径之一。在众多阻燃剂中，硼酸锌是一种新型、多功能且性能十分优异的环保型无机阻燃剂，既具有低水溶性、高热稳定性、粒度小、比重小、分散性好等特点，又同时具有无毒、阻燃、抑烟、促进成炭、防止熔滴、高温下不产生有毒气体等功效。其作为一种高效阻燃剂被广泛应用在各种工程塑料、橡胶制品、涂料、纤维织物等领域。影响阻燃好坏除了阻燃剂本身外，另一个因素就是阻燃剂在高分子材料中的分散问题，将粒子添加进树脂中，最直接的方法就是共混，但是共混易造成阻燃剂分散不均匀，使阻燃效果不理想，而且会极大的损坏材料的力学以及物理机械等方面的性能，限制材料的使用；在原位聚合中，锌离子对PET的聚合有强催化作用，极大缩短聚合时间，使所得PET的分子质量分布极不均匀，对PET质量造成较大破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阻燃PET材料的制备方法，通过制备包覆的硼酸锌，利用原位聚合，在PET合成过程中，将阻燃剂引入其中，制得具有显著阻燃作用的PET，同时解决阻燃性能和力学等性能不能同时满足需求的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，包括：在阻燃剂表面覆盖保护膜得到表面覆盖保护膜的阻燃剂，利用所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂通过原位聚合，制备阻燃PET材料。优选地，所述的在阻燃剂表面覆盖保护膜的具体步骤包括：步骤1：将阻燃剂硼酸锌分散在乙醇中，加入去离子水和氨水，搅拌，得到混合液；步骤2：将正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇混合后，在0.5-3h内滴加到步骤1中的混合液中，反应3-6h后，离心，洗涤，得到表面覆盖保护膜的阻燃剂。更优选地，所述的步骤1中阻燃剂硼酸锌、乙醇、去离子水和氨水的比例为：1～10g∶1～500mL∶1～10mL∶1～10mL，所述的氨水的浓度为10wt％-40wt％。更优选地，所述的步骤2中的正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇的体积比为：1∶1～4。优选地，所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂中的保护膜的质量分数为：1％-40％。优选地，所述的原位聚合的具体步骤包括：以包含对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和表面覆盖保护膜的阻燃剂在内的原料，通过缩聚反应制备阻燃PET材料；或者，以包含对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在内的原料，通过酯交换反应制备对苯二甲酸乙二醇酯，添加表面覆盖保护膜的阻燃剂，再通过缩聚反应制备阻燃PET材料；或者，以包含对苯二甲酸、乙二醇和表面覆盖保护膜的阻燃剂在内的原料，通过酯化反应制备对苯二甲酸乙二醇酯，再通过缩聚反应制备阻燃PET材料；或者，以包含对苯二甲酸和乙二醇在内的原料，通过酯化反应制备对苯二甲酸乙二醇酯，添加表面覆盖保护膜的阻燃剂，再通过缩聚反应制备阻燃PET材料。更优选地，所述的包含对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和表面覆盖保护膜的阻燃剂在内的原料、包含对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在内的原料、包含对苯二甲酸、乙二醇和表面覆盖保护膜的阻燃剂在内的原料以及包含对苯二甲酸和乙二醇在内的原料中还包含共聚单体、催化剂、抗氧剂及其它助剂中的至少一种。更优选地，在所述的缩聚反应之前，所述的对苯二甲酸乙二醇酯中还添加有
共聚单体、催化剂、抗氧剂及其它助剂中的至少一种。更优选地，所述的缩聚反应包含预缩聚和缩聚过程。优选地，所得的阻燃PET材料中硼酸锌质量分数为：0.1％～20％。优选地，所述的原位聚合的具体步骤包括：在反应釜中加入对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、表面覆盖保护膜的阻燃剂和催化剂，常压下升温到210-260℃进行酯交换反应2-4h；反应结束后，抽真空，在真空度为600～200mmHg柱、温度为250～290℃的条件下进行预缩聚30-80min；预缩聚结束后，在真空度为300～50mmHg柱、温度为270-290℃的条件下缩聚2-4h，得到阻燃PET材料。更优选地，所述的反应釜中还加入其它阻燃剂。优选地，所述的原位聚合的具体步骤包括：在反应釜中加入对苯二甲酸、乙二醇、表面覆盖保护膜的阻燃剂和催化剂，在压力为0.25～0.60MPa、温度为210-260℃的条件下进行酯化反应1.5-3h；酯化结束后，抽真空，在真空度为600～200mmHg柱、温度为250～290℃的条件下进行预缩聚30-80min；预缩聚结束后，在真空度为300～50mmHg柱、温度为270-290℃的条件下缩聚2-4h，得到阻燃PET材料。更优选地，所述的反应釜中还加入其它阻燃剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用TEOS通过化学反应，将硼酸锌表面覆盖一层保护膜，将制得有保护膜的硼酸锌与乙二醇、对苯二甲酸等原料加入到聚合反应釜内，通过原位聚合，得到阻燃PET材料。将硼酸锌表面包覆，在缩聚时，所述的保护膜使锌与多聚体分离，抑制或阻止锌的催化作用，使缩聚阶段按照正常速度进行，避免了过快的反应造成的聚酯分子量分布不均匀的现象，保证了所得PET的质量。2、本专利技术采用一次投料法，制备过程中不用开釜再次添加阻燃剂，造成釜内材料的氧化，更进一步造成的材料的力学、光学等性能变差，方便加料。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一种阻燃PET材料的制备方法，具体步骤为：1、在阻燃剂表面覆盖保护膜得到表面覆盖保护膜的阻燃剂：称取1g硼酸锌、量取100ml的乙醇共同置于烧瓶中，边搅拌边超声30分钟，使硼酸锌完全分散在乙醇中；停止超声后，先加入4g的去离子水，然后再加入7ml的重量浓度为27％的氨水，搅拌，得到混合液；另量取7ml的TEOS和20ml的乙醇混合均匀后加入到恒压液滴漏斗，用40分钟的时间将其滴加到上述的混合液中，其过程恒温25℃，然后反应4个小时。将反应液取出，离心，倒掉上层清液后，先用无水乙醇洗涤三次，再用去离子水洗涤数次，最后再用无水乙醇洗涤一次，将得到的产物放置于真空干燥箱80℃烘干，得到表面覆盖氧化硅保护膜的阻燃剂。所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂中的氧化硅保护膜的质量分数为：2.18％。2、利用所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂通过原位聚合：所述的原位聚合的具体步骤包括：在反应釜中加入对苯二甲酸200g、乙二醇110g、步骤1中得到的表面覆盖保护膜的阻燃剂(纳米氧化硅包覆的硼酸锌)4g、阻燃剂(2-羧乙基苯基次磷酸CEPPA)1.7g和催化剂(乙二醇锑)0.0025g，在压力为0.5MPa、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，包括：在阻燃剂表面覆盖保护膜得到表面覆盖保护膜的阻燃剂，利用所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂通过原位聚合，制备阻燃PET材料。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，包括：在阻燃剂表面覆盖保护膜得到表面覆盖保护膜的阻燃剂，利用所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂通过原位聚合，制备阻燃PET材料。2.如权利要求1所述的阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，所述的在阻燃剂表面覆盖保护膜的具体步骤包括：步骤1：将阻燃剂硼酸锌分散在乙醇中，加入去离子水和氨水，搅拌，得到混合液；步骤2：将正硅酸乙酯和乙醇混合后，在0.5-3h内滴加到步骤1中的混合液中，反应3-6h后，离心，洗涤，得到表面覆盖保护膜的阻燃剂。3.如权利要求1所述的阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂中的保护膜的质量分数为：1％-40％。4.如权利要求1所述的阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，所述的原位聚合的具体步骤包括：以包含对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂在内的原料，通过缩聚反应制备阻燃PET材料；或者，以包含对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在内的原料，通过酯交换反应制备对苯二甲酸乙二醇酯，添加所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂，再通过缩聚反应制备阻燃PET材料；或者，以包含对苯二甲酸、乙二醇和所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂在内的原料，通过酯化反应制备对苯二甲酸乙二醇酯，再通过缩聚反应制备阻燃PET材料；或者，以包含对苯二甲酸和乙二醇在内的原料，通过酯化反应制备对苯二甲酸乙二醇酯，添加所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂，再通过缩聚反应制备阻燃PET材料。5.如权利要求4所述的阻燃PET材料的制备方法，其特征在于，所述的包含对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和所述的表面覆盖保护膜的阻燃剂在内的原料、包含对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在内的原料、包含对苯二甲酸、乙二醇和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞昊，段小超，张亚州，俞彬，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31