一种高耐热性磷-硅阻燃剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及PC/ABS合金用阻燃剂技术领域，具体涉及一种高耐热性磷‑硅阻燃剂、其制备方法及应用，该高耐热性磷‑硅阻燃剂的制备方法，先由DOPO与乙烯基硅烷偶联剂引发反应得到DOPO含硅衍生物，引入硅元素，提高耐热性和阻燃性；再向DOPO含硅衍生物中加入氨水进行水解得到DOPO含硅水解产物，使其获得‑OH活性基团，便于进一步与芳香族乙烯类单体反应；最后，DOPO含硅水解产物与芳香族乙烯类单体进行乳液聚合，从而提高该高耐热性磷‑硅阻燃剂与PC/ABS合金的相容性，且引入了苯基，提高其耐热性。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。

A high heat resistant phosphorus silicon flame retardant, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高耐热性磷-硅阻燃剂、其制备方法及应用
本专利技术涉及PC/ABS合金用阻燃剂
，具体涉及一种高耐热性磷-硅阻燃剂、其制备方法及应用。
技术介绍
以PC和ABS为主要原料的PC/ABS合金是一种重要的工程塑料合金，其具有良好的成型性和耐低温冲击性能、较高的热变形温度及光稳定性。PC/ABS合金与PC相比，降低了熔体粘度，改善了加工性能，并大大提高了产品耐应力开裂的性能；PC/ABS合金与ABS相比，提高了耐热性和耐候性，兼具两者的良好性能。PC/ABS合金加入20wt％以上现有的有机磷-硅系阻燃剂，其阻燃级别(UL-94)能达到V-0级(3.2mm)；但现有的有机磷-硅系阻燃剂与PC/ABS合金的相容性较差，所得到的聚合物合金很难真正发挥各自的优点。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的之一在于提供一种高耐热性磷-硅阻燃剂的制备方法，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。本专利技术的目的之二在于提供一种高耐热性磷-硅阻燃剂，其耐热性高、阻燃稳定性好、与PC/ABS合金材料的相容性好。本专利技术的目的之三在于提供一种高耐热性磷-硅阻燃剂的应用，所述高耐热性磷-硅阻燃剂应用于PC/ABS合金材料中，既提高该高耐热性磷-硅阻燃剂与PC/ABS合金材料的相容性，又能提高其阻燃性。本专利技术的目的之一通过下述技术方案实现：一种高耐热性磷-硅阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：(S1)、按重量份将20-30份乙烯基硅烷偶联剂、10-15份DOPO和1-1.5份引发剂A混合后，在70-85℃温度下反应20-30h，得到DOPO含硅衍生物；(S2)、向步骤(S1)制得的DOPO含硅衍生物中加水稀释，然后加入氨水调节pH值至9-11，再在40-60℃温度下水解反应5-7h，得到DOPO含硅水解产物；(S3)、按重量份将15-30份芳香族乙烯类单体、30-50份步骤(S2)制得的DOPO含硅水解产物和50-80份乳化剂-水溶液混合后，再加入引发剂B，在持续搅拌条件下升温至85-98℃、反应7-9h，然后破乳、过滤、烘干，制得高耐热性磷-硅阻燃剂。本专利技术的高耐热性磷-硅阻燃剂的制备方法，DOPO即为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，其结构中含有P-H键，对烯烃、环氧键和羰基极具活性，可反应生成许多衍生物，DOPO及其衍生物由于分子结构中含有联苯环和菲环结构，特别是侧磷基团以环状O＝P-O键的方式引入，比一般的、未成环的有机磷酸酯热稳定性和化学稳定性高，阻燃性能更好；步骤(S1)中，由于DOPO结构中含有P-H键，对烯烃、环氧键和羰基极具活性，先由DOPO与乙烯基硅烷偶联剂在引发剂A和70-85℃作用下引发反应得到DOPO含硅衍生物，使其引入了硅元素，大大提高该高耐热性磷-硅阻燃剂的耐热性和阻燃性。步骤(S2)中，加入氨水调节pH值至9-11，对DOPO含硅衍生物水解得到DOPO含硅水解产物，使其获得-OH活性基团，便于进一步与芳香族乙烯类单体反应；在40-60℃温度下促进反应进行。步骤(S3)中，DOPO含硅水解产物与芳香族乙烯类单体在引发剂B作用下和85-98℃条件下进行乳液聚合得到磷-硅新型阻燃剂(即高耐热性磷-硅阻燃剂)，从而提高该高耐热性磷-硅阻燃剂与PC/ABS合金的相容性，且引入了苯基，提高其耐热性。优选的，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基苯基二甲氧基硅烷、乙烯基二苯基甲氧基硅烷、二乙烯基苯基甲氧基硅烷、乙烯基苯基二乙氧基硅烷、乙烯基二苯基乙氧基硅烷、二乙烯基苯基乙氧基硅烷、二乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基乙基二甲氧基硅烷、乙烯基乙基二乙氧基硅烷、乙烯基丙基二甲氧基硅烷、乙烯基丙基二乙氧基硅烷、对乙烯基苯基甲基甲氧基硅烷、对乙烯基苯基甲基乙氧基硅烷、对乙烯基苯基乙基甲氧基硅烷、对乙烯基苯基乙基乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷、苯乙烯基三乙氧基硅烷、2-(对乙烯基苯基)乙基甲基二甲氧基硅烷、2-(对乙烯基苯基)乙基甲基二乙氧基硅烷、3-(对乙烯基苯甲酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(对乙烯基苯甲酰氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷。本专利技术通过采用上述乙烯基硅烷偶联剂，该乙烯基硅烷偶联剂中的乙烯基与DOPO反应结合，从而使DOPO引入硅元素，大大提高该高耐热性磷-硅阻燃剂的耐热性和阻燃性，得到的DOPO含硅衍生物呈黄色液体。更为优选的，所述乙烯基硅烷偶联剂是由乙烯基三甲氧基硅烷、对乙烯基苯基甲基乙氧基硅烷和3-(对乙烯基苯甲酰氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷以重量比2-4：1.5-2.5：1组成的混合物。优选的，所述引发剂A为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯中的至少一种；所述引发剂B为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯中的至少一种。采用上述技术方案，通过严格控制引发剂A的种类、复配及配比，其引发效果好，促进步骤(S1)中DOPO与乙烯基硅烷偶联剂聚合，提高聚合速率，降低聚合温度，节省能源，提高生产效率；通过严格控制引发剂B的种类、复配及配比，其引发效果好，促进步骤(S2)中DOPO含硅水解产物与芳香族乙烯类单体聚合，提高聚合速率，降低聚合温度，节省能源，提高生产效率。更为优选的，所述引发剂A是由过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈以重量比2:1.5-2.5组成的混合物；所述引发剂B是由过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯和偶氮二异丁腈以重量比1:0.5-1.5:1.5-2.5组成的混合物。优选的，所述步骤(S2)中，DOPO含硅衍生物的重量和水的重量之比为1：5-10；所述氨水的浓度为15-20wt％。采用上述技术方案，控制OPO含硅衍生物的重量和水的重量之比为1：5-10，水解程度更大，促进DOPO含硅衍生物水解；所述氨水的浓度控制在15-20wt％，避免了氨水浓度过高而受热分解导致水解程度降低，避免了氨水浓度过低而延长水解时间降低生产效率，步骤(S2)采用上述方案得到的DOPO含硅水解产物呈淡棕色液体。优选的，所述芳香族乙烯类单体为苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯和丁基苯乙烯中的至少一种。采用上述技术方案，DOPO含硅水解产物进一步与芳香族乙烯类单体乳液聚合，提高PC/ABS合金材料与本专利技术高耐热性磷-硅阻燃剂的相容性，且该高耐热性磷-硅阻燃剂的苯基含量增加，提高了其耐热性。更优选的，所述芳香族乙烯类单体为苯乙烯，苯基含量更高。优选的，所述乳化剂-水溶液是由乳化剂和水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐热性磷-硅阻燃剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n(S1)、按重量份将20-30份乙烯基硅烷偶联剂、10-15份DOPO和1-1.5份引发剂A混合后，在70-85℃温度下反应20-30h，得到DOPO含硅衍生物；/n(S2)、向步骤(S1)制得的DOPO含硅衍生物中加水稀释，然后加入氨水调节pH值至9-11，再在40-60℃温度下水解反应5-7h，得到DOPO含硅水解产物；/n(S3)、按重量份将15-30份芳香族乙烯类单体、30-50份步骤(S2)制得的DOPO含硅水解产物和50-80份乳化剂-水溶液混合后，再加入引发剂B，在持续搅拌条件下升温至85-98℃、反应7-9h，然后破乳、过滤、烘干，制得高耐热性磷-硅阻燃剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种高耐热性磷-硅阻燃剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(S1)、按重量份将20-30份乙烯基硅烷偶联剂、10-15份DOPO和1-1.5份引发剂A混合后，在70-85℃温度下反应20-30h，得到DOPO含硅衍生物；
(S2)、向步骤(S1)制得的DOPO含硅衍生物中加水稀释，然后加入氨水调节pH值至9-11，再在40-60℃温度下水解反应5-7h，得到DOPO含硅水解产物；
(S3)、按重量份将15-30份芳香族乙烯类单体、30-50份步骤(S2)制得的DOPO含硅水解产物和50-80份乳化剂-水溶液混合后，再加入引发剂B，在持续搅拌条件下升温至85-98℃、反应7-9h，然后破乳、过滤、烘干，制得高耐热性磷-硅阻燃剂。


2.根据权利要求1所述的一种高耐热性磷-硅阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基苯基二甲氧基硅烷、乙烯基二苯基甲氧基硅烷、二乙烯基苯基甲氧基硅烷、乙烯基苯基二乙氧基硅烷、乙烯基二苯基乙氧基硅烷、二乙烯基苯基乙氧基硅烷、二乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基乙基二甲氧基硅烷、乙烯基乙基二乙氧基硅烷、乙烯基丙基二甲氧基硅烷、乙烯基丙基二乙氧基硅烷、对乙烯基苯基甲基甲氧基硅烷、对乙烯基苯基甲基乙氧基硅烷、对乙烯基苯基乙基甲氧基硅烷、对乙烯基苯基乙基乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷、苯乙烯基三乙氧基硅烷、2-(对乙烯基苯基)乙基甲基二甲氧基硅烷、2-(对乙烯基苯基)乙基甲基二乙氧基硅烷、3-(对乙烯基苯甲酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(对乙烯基苯甲酰氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷。


3.根据权利要求1所述的一种高耐热性磷-硅阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂A为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化二叔丁基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启瑶，任雪峰，孙佳男，覃韦崴，
申请(专利权)人：铨盛聚碳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44