一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及聚乳酸复合材料技术领域，且公开了一种聚氨酯‑聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，包括以下配方原料：环三磷腈衍生物、聚碳酸亚丙酯多元醇，1,5‑二异氰酸萘、DL‑丙交酯、聚ε‑己内酯二醇、SnCl

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料及其制法
本专利技术涉及聚乳酸复合材料
，具体为一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料及其制法。
技术介绍
聚乳酸主要是通过乳酸分子之间羟基和羧基脱水缩合形成聚合物，制备聚乳酸的原料来源充分，可以再生，并且聚乳酸的生产过程无污染，产品具有生物降解性，实现在自然界中的循环，因此聚乳酸材料是一种理想的绿色高分子材料。聚乳酸材料可以通过多种熔融法方式进行加工，如挤压、双轴拉伸，注射吹塑等，并且聚乳酸材料具有生物相容性优良，光泽度高，透明性强等优点，广泛应用于包装材料、纤维和非织造物、农林产业和医疗卫生等领域，但是聚乳酸的熔点较低，在高温下的热稳定性较差，阻燃性能不高，并且聚乳酸硬度高，脆性大，熔融体稳定性差，阻碍了制备聚乳酸材料过程中吹膜、发泡等工艺的进行，并且制备出的聚乳酸材料的拉伸强度和断裂强度等机械性能较差，大大降低了聚乳酸材料的实用性。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料及其制法，解决了聚乳酸耐高温性和阻燃性能较低的问题，同时解决了聚乳酸材料脆性大，拉伸强度和断裂强度等机械性能较差的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料：7-26份环三磷腈衍生物、20-23份聚碳酸亚丙酯多元醇，5-9份1,5-二异氰酸萘、40-47份DL-丙交酯、6-9份聚ε-己内酯二醇、3-5份SnCl2。优选的，所述缩聚碳酸亚丙酯多元醇分子量为3300-3700，羟基含量为25-35％。优选的，所述磷酸酯-环三磷腈衍生物制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中通入N2排出空气，加入甲苯溶剂、磷酸二苯酯和1,4-苯二甲醇，再加入浓盐酸调节3-4，再加入对催化剂甲基苯磺酸(TsOH)和缩合剂二环己基碳二亚胺(DCC)，将反应瓶置于油浴锅中加热至110-120℃，匀速搅拌反应20-25h，反应通过TLC薄层色谱分析法观测反应过程，当磷酸二苯酯反应完全后，将溶液减压浓缩除去溶剂，将浓缩混合物通过硅胶层析柱进行薄层色谱分离，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯＝1:1-2，将含有产品的洗脱剂富集，通过减压浓缩和真空抽滤蒸馏除去洗脱剂，制备得到磷酸二苯酯苄醇类化合物，反应方程式如下：(2)向反应瓶通入N2排出空气，再加入无水乙腈和无水甲苯混合溶剂，两者体积比为1.5-2:1，依次加入磷酸二苯酯苄醇类化合物、六氯环三磷腈和4-二甲氨基吡啶(DMAP)，将反应瓶置于油浴锅中加热至85-95℃，匀速搅拌反应15-20h，反应通过TLC薄层色谱分析法观测反应过程，当磷酸二苯酯苄醇类化合物反应完全后，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磷酸酯-环三磷腈衍生物，反应方程式如下：优选的，所述磷酸二苯酯、1,4-苯二甲醇、甲基苯磺酸和二环己基碳二亚胺，四者物质的量摩尔比为1:3-3.8:0.15-0.25:2-2.5。优选的，所述磷酸二苯酯苄醇类化合物、六氯环三磷腈和4-二甲氨基吡啶，三者物质的量摩尔比为6-8:1:15-20。优选的，所述油浴锅包括箱体，箱体的右侧固定连接有控制器，箱体的正面开设有沟槽，所述沟槽的内部活动连接有螺杆，箱体的顶部活动连接有浴锅，所述箱体的顶部且位于浴锅的左侧固定连接有安装架。优选的，所述聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入适量的N,N-二甲基甲酰胺溶剂、40-47份DL-丙交酯和和3-5份引发剂SnCl2，将反应瓶置于油浴锅中加热至150-160℃，匀速搅拌反应25-30h，再加入6-9份聚ε-己内酯二醇，匀速搅拌反应10-15h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到聚己内酯二醇-聚乳酸嵌段共聚物。(2)向反应瓶中加入适量的N,N-二甲基甲酰胺溶剂、20-23份聚碳酸亚丙酯多元醇和上述步骤(1)制得的聚己内酯二醇-聚乳酸嵌段共聚物，将反应瓶置于油浴锅中加热至170-180℃，匀速搅拌反应2-3h，再加入5-9份1,5-二异氰酸萘，匀速搅拌反应12-18h，将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的乙醚溶剂洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到聚氨酯改性聚乳酸嵌段共聚物。(3)将7-26份环三磷腈衍生物和上述步骤(2)制得的聚氨酯改性聚乳酸嵌段共聚物，置于双螺杆挤出机，在180-190℃下共混1-2h，挤出母粒，制备得到聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，使用柔性链段的聚ε-己内酯二醇与聚乳酸交联，形成的嵌段共聚物作为聚乳酸材料的基体成分，该嵌段共聚物为立构结晶的线型高分子立构复合物，熔融稳定性良好，晶体的结晶度良好，能够快速形成全立构复合物，不仅增强了聚乳酸材料的热稳定性，易于熔融加工成型，并且柔性链段结构降低了聚乳酸的脆性，增强了韧性，在制备聚乳酸材料使更容易进行吹膜、发泡等工艺。该一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，使用聚碳酸亚丙酯多元醇和1,5-二异氰酸萘作为接枝单体，通过原位聚合法，合成聚氨酯改性聚乳酸，1,5-二异氰酸萘的一个异氰酸酯基，与聚乳酸嵌段共聚物中聚ε-己内酯二醇上的羟基形成具有氨基甲酸酯基的聚氨酯，另一个异氰酸酯基则与聚碳酸亚丙酯多元醇的羟基形成氨基甲酸酯基，从而聚实现氨酯接枝扩链聚乳酸嵌段共聚物，通过化学键的连接，增强了两者的相容性，使聚氨酯和聚乳酸有机结合，形成复合材料，聚氨酯的弹性体结构增加了聚乳酸的结晶速度，同时降低了其结晶度，增强了复合材料的拉伸强度和断裂强度，同时1,5-二异氰酸萘的萘基的刚性结构，增强了复合材料的韧性。该一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，使用磷酸二苯酯苄醇类化合物和六氯环三磷腈反应，制备得到磷酸酯-环三磷腈衍生物，其含有丰富N、P元素，在高温下受热分解产生无燃烧性的NH3、N2，大幅稀释了材料周围的O2含量，同时磷酸酯-环三磷腈衍生物受热分解时，吸收了大量热量而降低聚乳酸材料的表面温度，抑制了材料的燃烧过程，并且磷酸酯-环三磷腈衍生物在高温下分解形成磷酸和亚磷酸结构，具有良好的脱水性能，可以使聚乳酸材料脱去水分，形成致密的碳化层，抑制了高温的传导和O2的接触，从而进一步阻碍了材料的燃烧，使聚乳酸复合材料具有优异的阻燃性能，聚氨酯氨基甲酸酯基中的研究与磷酸酯-环三磷腈衍生物中的醚键和叔胺形成氢键，增强了磷酸酯-环三磷腈衍生物与聚乳酸材料的相容性。附图说明图1为本专利技术连接结构主视图；图2为本专利技术连接结构俯视图。图中：1-箱体、2-控制器、3-沟槽、4-螺杆、5-浴锅、6-安装架。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：7-26份环三磷腈衍生物、20-23份聚碳酸亚丙酯多元醇，5-9份1,5-二异氰酸萘、40-47份DL-丙交酯、6-9份聚ε-己内酯二醇、3-5份SnCl

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：7-26份环三磷腈衍生物、20-23份聚碳酸亚丙酯多元醇，5-9份1,5-二异氰酸萘、40-47份DL-丙交酯、6-9份聚ε-己内酯二醇、3-5份SnCl2。


2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，其特征在于：所述缩聚碳酸亚丙酯多元醇分子量为3300-3700，羟基含量为25-35％。


3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯-聚乳酸嵌段共聚物阻燃型复合材料，其特征在于：所述磷酸酯-环三磷腈衍生物制备方法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入磷酸二苯酯和1,4-苯二甲醇，加入浓盐酸调节3-4，再加入对催化剂甲基苯磺酸(TsOH)和缩合剂二环己基碳二亚胺(DCC)，将溶液在N2氛围中，置于油浴锅中加热至110-120℃，反应20-25h，将溶液减压浓缩除去溶剂，将浓缩混合物通过硅胶层析柱进行薄层色谱分离，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯＝1:1-2，制备得到磷酸二苯酯苄醇类化合物，反应方程式如下：



(2)向两者体积比为1.5-2:1的无水乙腈和无水甲苯混合溶剂中，加入磷酸二苯酯苄醇类化合物、六氯环三磷腈和4-二甲氨基吡啶，将溶液在N2氛围中加热至85-95℃，反应15-20h，将溶液减压浓缩除去溶剂、洗涤固体产物，、干燥，制备得到磷酸酯-环三磷腈衍生物，反应方程式如下：





4.根据权利要求3所述的磷酸酯-环三磷腈衍生物，其特征在于：所述磷酸二苯酯、1,4-苯二甲醇、甲基苯磺酸和二环己基碳二亚胺，四者物质的量摩尔比为1:3-3.8:0.15-0.25:2-2.5。
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【专利技术属性】
技术研发人员：金见习，
申请(专利权)人：新昌县同生生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33