阻燃PET树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃PET树脂及其制备方法，所述阻燃PET树脂，由以下原料制备而成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1.05‑1.35)；所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000，所述催化剂为乙二醇锑或三氧化二锑；所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为(5～15):1；所述阻燃剂为磷系阻燃剂或核壳型复合磷系阻燃剂。本发明专利技术的阻燃PET树脂具有良好的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
阻燃PET树脂及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及阻燃PET树脂。
技术介绍
PET树脂是一种乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，具有良好的成纤性、耐磨性、电绝缘性等优点，在纤维、包装瓶、薄膜、工程塑料等方面应用广泛。但是，PET树脂也存在韧性差、不透明、透气差、易燃等问题，特别是易燃的缺点对PET树脂的应用带来了极大的火灾隐患。PET树脂常用的阻燃剂主要有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂及其他阻燃剂等。卤系阻燃剂是最早的树脂用阻燃剂，但由于卤系阻燃剂在燃烧时会产生腐蚀性气体卤化氢及多溴代二苯并呋喃等致癌物质，严重损害了人体健康。磷作为对树脂最有效的阻燃元素之一，有多种多磷系阻燃剂用于树脂阻燃领域，可分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂；无机磷系阻燃剂主要有红磷、磷酸盐等；有机磷系阻燃剂主要有磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机次膦酸金属盐等；但磷系阻燃剂也存在挥发性大、热稳定性差、与树脂的相容性差等缺点。除此之外，氮系阻燃剂、有机硅系阻燃剂及无机阻燃剂也有少量被用于PET树脂的阻燃，但无机阻燃剂往往填加量较大，进一步影响树脂的流动性、加工性和其他物化性能。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种阻燃PET树脂。本专利技术的技术方案如下：一种阻燃PET树脂，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1.05-1.35)。优选的，所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000，所述催化剂为乙二醇锑或三氧化二锑；优选的，所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为(5～15):1；优选的，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、核壳型复合磷系阻燃剂、双壳型复合磷系阻燃剂中任意一种；优选方案之一，所述阻燃剂为核壳型复合磷系阻燃剂。本专利技术在水溶液体系中以磷系阻燃剂为核心，与壳聚糖、海藻酸通过自组装在磷系阻燃剂之上形成壳体得到核壳型复合磷系阻燃剂；壳聚糖与海藻酸形成的壳体增加了磷系阻燃剂表面的碳含量，高温条件下壳聚糖与海藻酸中的多羟基结构易脱水形成残炭，而磷系阻燃剂中的磷酸、聚磷酸盐等进一步加速了脱水和碳化作用，从而形成更加致密的残碳层，这种防护碳层防止可燃物气体的逸出、有效隔绝了PET的热氧侵蚀，抑制PET分解燃烧，提高阻燃性能。优选的，所述核壳型复合磷系阻燃剂由以下方法制备而成：步骤一：将磷系阻燃剂加入到去离子水中搅拌5～30min，搅拌速率100～150rpm，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为(1～50):400，得到分散液A；步骤二：将壳聚糖溶液以0.5～5mL/min的速率加入到分散液A中搅拌1～30min，搅拌速率100～150rpm，所述磷系阻燃剂与壳聚糖溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，用去离子水洗涤1～3次，再加入去离子水，所述磷系阻燃剂与去离子水的质量比为(1～50):400，得到分散液B；步骤三：将海藻酸溶液以0.5～5mL/min的速率加入到分散液B中搅拌1～30min，搅拌速率100～150rpm，所述磷系阻燃剂与海藻酸溶液的质量比为(1～50):200，离心、过滤，用去离子水洗涤1～3次，50～100℃下真空干燥6～18h后研磨成粉末，即得；优选的，所述壳聚糖溶液由以下方法制备而成：将壳聚糖加入到0.2～2wt％乙酸水溶液中搅拌搅拌5～30min，搅拌速率100～150rpm，所述壳聚糖与0.2～2wt％乙酸水溶液的质量比为(1～10):200，即得；优选的，所述海藻酸溶液由以下方法制备而成：将海藻酸加入到0.2～2wt％氨水溶液中搅拌搅拌5～30min，搅拌速率100～150rpm，所述海藻酸与0.2～2wt％氨水溶液的质量比为(1～10):200，即得。优选的，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯、甲基膦酸二甲酯、2-羧乙基(苯基)次膦酸中至少一种；进一步优选地，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的混合物，所述聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯的质量比为(0.1～10):1。本专利技术通过大量试验发现，采用聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯二者复配作为核壳型复合磷系阻燃剂的核心，协同增效，进一步提高了阻燃性能。聚磷酸铵与磷酸三甲苯酯为核心的核壳型复合磷系阻燃剂在PET体系中，高温时作为不同的位点中心脱水成碳，互相补充，使防护碳层更加紧密稳定，抑制作用更强。优选方案之二，所述阻燃剂为双壳型复合磷系阻燃剂。本专利技术进一步通过制备双壳型复合磷系阻燃剂，提高了磷系阻燃剂在PET体系中的分散性与相容性，新增的外壳使包裹在内的磷系阻燃剂核心与PET之间形成一个柔性链条，增加了彼此的界面结合作用，此外也增强了磷系阻燃剂的稳定性，PET树脂的阻燃性能得到进一步提高，还改善了PET树脂的力学性能。优选的，所述双壳型复合磷系阻燃剂由以下方法制备而成：将核壳型复合磷系阻燃剂加入到乙二醇中，所述核壳型复合磷系阻燃剂与乙二醇的质量比为(1～10):200，20～50℃超声搅拌5～10min，超声频率20～80kHz，搅拌速率100～150rpm，得到分散液W；将分散液W、对苯二甲酸、乙二醇锑加入反应釜混合，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1～1.33)；所述乙二醇锑与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000；向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度245～265℃，酯化压力0.10～0.20MPa，搅拌桨转速为25～45r/min，酯化时间为2.5～5.5h；酯化结束后，开始抽真空，在压力2650～3300Pa、温度270～280℃下进行预缩聚反应50～85min；在温度280～310℃，真空压力45～85Pa下进行缩聚反应1.5～3.5h；室温冷却，用无水乙醇抽滤洗涤，80～100℃真空干燥4～6h，研磨，即得。本专利技术还公开了上述阻燃PET树脂的制备方法，包括以下步骤：Y1酯化阶段：将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂加入反应釜混合，向反应釜内通入氮气，打开循环水，进行酯化反应，控制酯化温度245～265℃，酯化压力0.10～0.20MPa，搅拌桨转速为25～45r/min，酯化时间为2.5～5.5h；Y2预聚阶段：酯化结束后，开始抽真空，在压力2650～3300Pa、温度270～280℃下进行预缩聚反应50～85min；Y3缩聚阶段：在温度280～310℃，真空压力45～85Pa下进行缩聚反应1.5～3.5h，得到所述阻燃PET树脂。本专利技术的有益效果：本专利技术采用核壳型复合磷系阻燃剂提高了PET树脂的阻燃性能；本专利技术在水溶液体系中以磷系阻燃剂为核心，与壳聚糖、海藻酸通过自组装在磷系阻燃剂之上形成壳体得到核壳型复合磷系阻燃剂；壳聚糖与海藻酸形成的壳体增加了磷系阻燃剂表面的碳含量，高温条件下壳聚糖与海藻酸中的多羟基结构易脱水形成残炭，而磷系阻燃剂中的磷酸、聚磷酸盐等进一步加速了脱水和碳化作用，从而形成更加致密的残碳层，这种防护碳层防止可燃物气体的逸出、有效隔绝了PET的热氧侵蚀，抑制PET分解燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃PET树脂，其特征在于，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；/n所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1.05-1.35)。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻燃PET树脂，其特征在于，由以下原料组成：对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、阻燃剂；
所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:(1.05-1.35)。


2.如权利要求1所述的阻燃PET树脂，其特征在于，所述催化剂与对苯二甲酸的质量比为(0.5～5):5000，所述催化剂为乙二醇锑或三氧化二锑。


3.如权利要求1所述的阻燃PET树脂，其特征在于，所述对苯二甲酸和阻燃剂的质量比为(5～15):1。


4.如权利要求3所述的阻燃PET树脂，其特征在于，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、核壳型复合磷系阻燃剂、双壳型复合磷系阻燃剂中任意一种。


5.如权利要求4所述的阻燃PET树脂，其特征在于，所述磷系阻燃剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳芳，
申请(专利权)人：肖艳芳，
类型：发明
国别省市：江西;36