一种塑料阻燃添加剂及其合成方法技术

本发明专利技术属于硅树脂材料技术领域，公开了一种塑料阻燃添加剂及其合成方法，所述阻燃添加剂的分子结构如下：

A kind of plastics flame retardant additive and its synthesis method

The invention belongs to the technical field of silicon resin materials, discloses a plastic fire retardant additive and a synthetic method thereof, and the molecular structure of the flame retardant additive is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种塑料阻燃添加剂及其合成方法
专利技术属于硅树脂材料
，具体涉及一种塑料阻燃添加剂及其合成方法。技术背景随着人们的生活水平的不断提高，人们的防火防范意识也不断提高以及减灾防灾的理念也在不断增加，对塑料的阻燃要求也越来越高。同时，随着环保和安全法的不断完善及有关部门的执法力度不断加强，目前用于高分子的卤系、磷系阻燃剂受到了严峻的挑战，因为它们燃烧时会产生有毒物质，对环境及人类健康都有较大的危害，且对材料的力学性能及加工性能有一定的影响。含硅的阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的其他性能(如加工性能、机械性能、耐热性能等)，生态友好，阻燃的循环效果较好，能满足人们对阻燃剂的严格要求。而且只要在塑料中添加0.1％-1％的阻燃剂就可以改善加工性；添加1％-8％就可以得到发烟量、放热量、一氧化碳产生量均低的阻燃材料。目前含硅阻燃剂在阻燃聚烯烃、聚酰胺、聚酯等塑料都有生产应用，且效果较佳。目前，主流的硅系阻燃剂生产工艺较复杂，导致了成本的提升，且生产过程不够节能环保。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于解决上述问题，提供一种无卤的及合成工艺简单且属于环境友好型的低成本塑料阻燃添加剂的合成方法。本专利技术提供了一种塑料阻燃添加剂，所述阻燃添加剂的分子结构如下：其中R1、R2为氨基或烷氧基中其一，两者不同，R3、R4为烷氧基，x、y、z为各组分的组成份数，x:(y+z)＝(0.1～2)：(12～18)。它是由如下配比的原料制备而成：含氨基的烷氧基硅烷低聚体0.1～2份、含苯基的烷氧基硅烷低聚体12～18份，酸性有机催化剂为的用量为所投含氨基的烷氧基硅烷低聚体和含苯基的烷氧基硅烷低聚体总用量(质量)的0.1％～5％。进一步地，含氨基的烷氧基硅烷低聚体和含苯基的烷氧基硅烷低聚体投料摩尔比＝(0.2～1.8)：(14～16)、酸性有机催化剂为的用量为所投含氨基的烷氧基硅烷低聚体和含苯基的烷氧基硅烷低聚体总用量(质量)的0.2％～3％。其中，所述含氨基的烷氧基硅烷低聚体为N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或者两者混合；所述含苯基的烷氧基硅烷低聚体为苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基硅烷中的一种或者两种以上混合；所述的酸性有机催化剂为甲酸、柠檬酸、冰乙酸中的至少一种。其中，所述塑料阻燃添加剂的合成方法如下：向玻璃反应釜加入含氨基的烷氧基硅烷低聚体、含苯基的烷氧基硅烷低聚体和酸性有机催化剂，在水浴温度为30～45℃且在搅拌条件下滴加蒸馏水，滴加速度约2d/s,滴加完成后控制物料温度在30～45℃，水解反应45～80min，水解完成后控制体系温度为75～95℃，回流反应120～180min，反应完成后升温至100～150℃脱除有机催化剂及在-0.04～-0.07MPa条件下脱除低分子，或反应完成后升温至100～150℃及在-0.04～-0.07MPa条件下脱除低分子得到含氨基的苯基硅树脂。进一步地，所述水的加入量为所投含氨基的烷氧基硅烷低聚体和含苯基的烷氧基硅烷低聚体总用量(质量)的0.5～1.2倍。其中，蒸馏水的持续滴加时间为5min～50min；水解时间为45～80min；加热回流时间为120～180min；所述保留催化剂或采用升温分解的方式除去催化剂；所述除去低分子的方式为减压脱低的方式。进一步地，分解催化剂的温度为为100～130℃；所述减压脱低的条件为：温度为100～130℃及在-0.04～-0.07MPa。本专利技术的含氨基的苯基硅树脂，是一种新型的塑料阻燃添加剂，该产品工艺简单，属于环保友好型，且可保留催化剂，可以用于阻燃塑料制品的制作。具体实施方式实施例1：在500ml的三口烧瓶中依次加入苯基三甲氧基硅烷198.29g、甲基苯基二甲氧基硅烷120.44g、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷2.48g及冰乙酸6.42g。然后，在水浴温度为35℃的条件下，控制在10min内滴加321g蒸馏水，滴加完成后，控制在40℃下水解40min，然后升温至88℃，回流反应150min，反应完成后，升温至120℃分解催化剂，减压脱除低分子，真空度为-0.05MPa，直至无低分子滴出，得具有一定流动性的含氨基苯基硅树脂样品1。实施例2：在500ml的三口烧瓶中依次加入苯基三甲氧基硅烷198.29g、甲基苯基二甲氧基硅烷120.44g、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷2.48g及甲酸3g。然后，在水浴温度为35℃的条件下，控制在10min内滴加321g蒸馏水，滴加完成后，控制在40℃下水解40min，然后升温至88℃，回流反应150min，反应完成后，升温至120℃分解催化剂，减压脱除低分子，真空度为-0.05MPa，直至无低分子滴出，得具有一定流动性的含氨基苯基硅树脂样品2。实施例3：在500ml的三口烧瓶中依次加入苯基三甲氧基硅烷198.29g、甲基苯基二甲氧基硅烷120.44g、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷2.48g及柠檬酸6g。然后，在水浴温度为35℃的条件下，控制在10min内滴加321g蒸馏水，滴加完成后，控制在40℃下水解40min，然后升温至88℃，回流反应150min，反应完成后，升温至120℃，减压脱除低分子，真空度为-0.05MPa，直至无低分子滴出，得具有一定流动性的含氨基苯基硅树脂样品3。采取此方法无需分解催化剂，因为柠檬酸具有一定的抗氧作用，对阻燃体系有协效作用。按下表分别按质量份数将PC、实施例所制备的样品及抗氧剂投入至190℃的捏合机中捏合30min；将捏合充分的配混料冷却破碎后送入双螺旋挤出机中熔融造粒得到1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#阻燃PC料。表1样板配方制作表将所得的1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#阻燃PC料按照标准尺寸注塑成测试样条，然后按照GB/T2408-2008塑料燃烧性能的测定垂直法及GB\B6739-2006铅笔硬度法进行性能测试，其中阻燃等级由HB，V-2，V-1向V-0逐级递增，V-0为最优，硬度标准分为H和B，从软到硬分别是:6B-5B-4B-3B-2B-B-HB-H-2H-3H-4H-5H-6H，测试结果如下：表2阻燃添加剂对PC性能的影响试验结论：上述试验表明，本专利技术阻燃添加剂具有非常优秀的阻燃性和抗刮擦性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塑料阻燃添加剂，其特征在于，所述阻燃添加剂的分子结构如下：

【技术特征摘要】
1.一种塑料阻燃添加剂，其特征在于，所述阻燃添加剂的分子结构如下：其中R1、R2为氨基或烷氧基中其一，两者不同，R3、R4为烷氧基，x、y、z为各组分的组成份数，x:(y+z)＝(0.1～2)：(12～18)。2.根据权利要求1所述的一种一种塑料阻燃添加剂，其特征在于该塑料阻燃添加剂的制备方法为：向玻璃反应釜加入含氨基的烷氧基硅烷低聚体、含苯基的烷氧基硅烷低聚体和酸性有机催化剂，在水浴温度为30～45℃且在搅拌条件下滴加蒸馏水，滴加速度2d/s，滴加完成后控制物料温度在30～45℃，水解反应45～80min，水解完成后控制体系温度为75～95℃，回流反应120～180min，反应完成后升温至100～150℃脱除有机催化剂及在-0.04～-0.07MPa条件下脱除低分子，或反应完成后升温至100～150℃及在-0.04～-0.07MPa条件下只脱除低分子得到含氨基的苯基硅树脂。3.根据权利要求2所述的一种塑料阻燃添加剂，其中所述的含氨基的烷氧基硅烷低聚体为N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷和3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或者两种以上混合。4.根据权利要求2所述的一种塑料阻燃添加剂，其特征在于：所述含苯基的烷氧基硅烷低聚体为苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和甲基苯基二甲氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙东明，卢观庆，麦家瑞，罗文景，
申请(专利权)人：广州市斯洛柯高分子聚合物有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44