含磷PBS阻燃材料和含磷聚氨酯及制备方法技术

本发明专利技术属于可生物降解阻燃材料制备领域，具体涉及一种含磷PBS阻燃材料和含磷聚氨酯及制备方法，本发明专利技术的含磷PBS阻燃材料以羟端基聚丁二酸丁二醇酯HO‑PBS‑OH为底物，以双官能团磷脂化合物为扩链剂进行制备。得到的PPBS和商品化PBS树脂中加入异氰酸酯功能性反应化合物，形成含磷聚氨酯(PPU),从而制备出兼具阻燃与增韧双重功效的高性能生物降解材料。制备得到的含磷聚氨酯阻燃材料，数均分子量Mn达到80000以上；极限氧指数可以达到30以上；断裂伸长率达到150％以上。

【技术实现步骤摘要】
含磷PBS阻燃材料和含磷聚氨酯及制备方法
本专利技术属于可生物降解阻燃材料制备领域，具体涉及一种含磷PBS阻燃材料和含磷聚氨酯及制备方法。
技术介绍
PBS是一种性能优良的全生物降解脂肪族聚酯材料，具有良好的力学性能，加工性能和热稳定性，拉伸强度在聚丙烯和聚乙烯之间；且PBS具有较低的熔点，广泛已经应用于农用薄膜、包装瓶以及一次性医疗用具等产品，随着PBS的进一步发展，还将会应用于汽车零部件、电子行业，甚至航空领域。然而和大部分传统合成的热塑性塑料一样，PBS同样属于易燃材料，燃烧时明显地出现熔滴现象，可能会造成火灾的大面积蔓延，限制了PBS在电子电气、包装材料等领域的应用。因此，对PBS的阻燃改性显得十分必要。传统针对PBS的阻燃改性研究主要集中在添加型阻燃方面。然而添加型阻燃由于与基体存在相容性问题，易析出，添加量大等缺点，在改善材料阻燃性能的同时往往会造成材料韧性的损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中PBS阻燃改性中相容性欠佳的缺点，提供一种含磷PBS阻燃材料和含磷聚氨酯及制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种含磷PBS阻燃材料的制备方法，以羟端基聚丁二酸丁二醇酯HO-PBS-OH为底物，以双官能团磷脂化合物为扩链剂进行制备。优选的，所述的HO-PBS-OH为下式(I)：所述的HO-PBS-OH的分子量为5000＜Mn＜15000；所述的双官能团磷脂化合物为下式(II)：其中，X、X’为卤素或者酰卤基，R为芳香基或者醚基；所述的HO-PBS-OH与所述的双官能团磷脂化合物的摩尔比为1：1.5-2。所述的双官能团磷脂化合物为二氯磷酸乙酯、苯基磷酰二氯、苯氧基磷酰二氯中的一种或者几种的混合物。具体地，采用下述步骤：1)HO-PBS-OH的制备：在反应釜中加入1摩尔当量的1,4-丁二酸、1.1-1.3摩尔当量的1,4-丁二醇、0.001-0.005摩尔当量的氯化亚锡以及0.001-0.005摩尔当量的对甲基苯磺酸，采用熔融聚合法合成低分子量的HO-PBS-OH；2)含磷聚丁二酸丁二醇酯PBS阻燃材料的制备：在氮气保护下，将步骤1)得到的HO-PBS-OH与1.5-2倍摩尔当量的双官能团磷脂化合物在170-190℃反应30分钟后，升至为200-220℃，压力逐渐减小到50Pa以下，聚合2h，得到不同磷含量的含磷PBS阻燃材料PPBS，反应结束后用氯仿溶解，再用甲醇沉淀，重复两次，得到纯净产物。本专利技术还包括一种所述的制备方法得到的含磷PBS阻燃材料，数均分子量为20000＜Mn＜35000；极限氧指数达到32以上。本专利技术还包括一种含磷聚氨酯，包括下述质量分组分：权利要求1-4任一项所述的含磷PBS阻燃材料5-20份；商品化PBS树脂80-95份；脂肪族异氰酸酯4-10份。所述的脂肪族异氰酸酯为1，6-六亚甲基二异氰酸酯或者异佛尔酮二异氰酸酯。本专利技术还包括一种所制备所述的含磷聚氨酯的方法，包括下述步骤：通过熔融共混的方法将商品化PBS树脂和含磷PBS阻燃材料(PPBS)混合均匀，同时加入所述的脂肪族异氰酸酯，将反应体系温度缓慢升至150-180℃，待混合物完全熔融后，在氮气保护下反应2小时，即可制得含磷聚氨酯。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术分别以双羟基PBS(HO-PBS-OH)为底物，不同结构的双官能团含磷化合物为扩链剂，合成不同化学结构的低分子量的含磷聚丁二酸丁二醇酯PPBS齐聚物作为生物基阻燃剂(PPBS)；同时，本专利技术还包括一种含磷聚氨酯，在含有生物基阻燃剂PPBS的商品化PBS树脂中加入异氰酸酯功能性反应化合物，使生物基阻燃剂与PBS树脂基体间发生原位反应形成含磷聚氨酯(PPU),从而制备出兼具阻燃与增韧双重功效的高性能生物降解材料。制备得到的含磷聚氨酯阻燃材料，数均分子量Mn达到80000以上；极限氧指数可以达到30以上；断裂伸长率达到150％以上。附图说明图1是本专利技术的制备含磷聚丁二酸丁二醇酯PPBS的路线图。具体实施方式为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例：图1示出一种含磷PBS阻燃材料的制备方法：1)HO-PBS-OH的制备：在反应釜中加入1摩尔当量的1,4-丁二酸、1.1-1.3摩尔当量的1,4-丁二醇、0.001-0.005摩尔当量(催化量)的氯化亚锡以及0.001-0.005摩尔当量(催化量)的对甲基苯磺酸，采用熔融聚合法合成低分子量的HO-PBS-OH；2)含磷聚丁二酸丁二醇酯PBS阻燃材料的制备：在氮气保护下，将步骤1)得到的HO-PBS-OH与1.5-2倍摩尔当量的双官能团磷脂化合物在170-190℃反应30分钟后，升至为200-220℃，压力逐渐减小到50Pa以下，聚合2h，得到不同磷含量的含磷PBS阻燃材料PPBS，反应结束后用氯仿溶解，再用甲醇沉淀，重复两次，得到纯净产物。表1示出不同实施例中各组分的不同含量及成分。表1表2示出不同实施例得到的含磷聚丁二酸丁二醇酯阻燃材料(PPBS)的参数。表2Mn极限氧指数实施例13300033.5实施例22850032.4实施例32100033.1以实施例1为最优实施例进行含磷聚氨酯的制备：通过熔融共混的方法将商品化PBS树脂(本申请中的商品化PBS树脂采购自安庆和兴化工有限责任公司产，注塑级，分子量Mn≈70000)和含磷PBS阻燃材料(PPBS)混合均匀，同时加入所述的脂肪族异氰酸酯，将反应体系温度缓慢升至150-180℃，待混合物完全熔融后，在氮气保护下反应2小时，即可制得含磷聚氨酯。表3示出不同含量各组分得到系类不同的含磷聚氨酯：表3表4示出不同实施例得到的含磷聚氨酯的测试结果，从结果中可以看出制备得到的含磷聚氨酯阻燃材料，数均分子量Mn达到80000以上；极限氧指数可以达到30以上；断裂伸长率达到150％以上表4Mn极限氧指数断裂伸长率实施例48500032.5180.5％实施例58250031.4160.8％实施例68100030.5150.9％以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磷PBS阻燃材料的制备方法，其特征在于，以羟端基聚丁二酸丁二醇酯HO‑PBS‑OH为底物，以双官能团磷脂化合物为扩链剂进行制备。

【技术特征摘要】
1.一种含磷PBS阻燃材料的制备方法，其特征在于，以羟端基聚丁二酸丁二醇酯HO-PBS-OH为底物，以双官能团磷脂化合物为扩链剂进行制备。2.根据权利要求1所述的含磷PBS阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述的HO-PBS-OH为下式(I)：所述的HO-PBS-OH的分子量为5000＜Mn＜15000；所述的双官能团磷脂化合物为下式(II)：其中，X、X’为卤素或者酰卤基，R为芳香基或者醚基；所述的HO-PBS-OH与所述的双官能团磷脂化合物的摩尔比为1：1.5-2。3.根据权利要求1所述的含磷PBS阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述的双官能团磷脂化合物为二氯磷酸乙酯、苯基磷酰二氯、苯氧基磷酰二氯中的一种或者几种的混合物。4.根据权利要求1所述的含磷PBS阻燃材料的制备方法，其特征在于，采用下述方法制备：1)HO-PBS-OH的制备：在反应釜中加入1摩尔当量的1,4-丁二酸、1.1-1.3摩尔当量的1,4-丁二醇、0.001-0.005摩尔当量的氯化亚锡以及0.001-0.005摩尔当量的对甲基苯磺酸，采用熔融聚合法合成低分子量的HO-PBS-OH；2)含磷聚丁二酸丁二醇酯PBS阻燃材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓明，武通浩，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津,12