磺酸盐酚醛树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种磺酸盐酚醛树脂及其制备方法和应用。该磺酸盐酚醛树脂通过如下反应得到：4

【技术实现步骤摘要】
磺酸盐酚醛树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂
，特别是涉及一种磺酸盐酚醛树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚碳酸酯(PC)，是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族
‑
芳香族等多种类型。聚碳酸酯塑料具有透明度高、常规力学性能如常温下的无缺口冲击强度等性能良好、耐热性能与耐蠕变性能好等优点，因此被广泛用于制备电子电器等领域的薄膜、片材等。聚碳酸酯本身具有一定的阻燃性，但是随着电子电器领域对材料性能要求的进一步提高，要求所用材料具有更高的阻燃性，一般通过向聚碳酸酯基材中添加阻燃剂来进一步提高聚碳酸酯的阻燃性。
[0003]对PC塑料的阻燃改性最常是添加的阻燃剂是卤系阻燃剂(即溴系及氯系，如四溴双酚A碳酸酯齐聚物、溴化聚苯乙烯等)和磷系阻燃剂(如红磷、磷酸酯等)。除此之外，也有采用有机硅化合物作为PC塑料的阻燃改性添加剂。卤系(溴系及氯系)阻燃剂在燃烧过程中会产生有害物质，不符合环保要求；磷系阻燃剂需要的添加量很大，会降低PC材料的力学性能、热稳定和电气性能，特别是其冲击性能以及耐热性会有较大下降；硅系阻燃剂单独添加的效果不理想，成本较高，产品的稳定性有待提高。
[0004]此外，一系列的磺酸盐类化合物被发现可以作为聚碳酸酯材料的有效阻燃剂，磺酸盐的添加量小，阻燃效果好。但是常规使用的磺酸盐阻燃剂一般为小分子磺酸盐阻燃剂，例如：二苯砜磺酸钾(KSS)、三氯苯磺酸钠(STB)、全氟丁烷磺酸钾(KPFBS)等小分子阻燃剂。这些小分子阻燃剂的价格较高，且水溶性较强，进而容易从高分子基材中迁移出来，导致阻燃性能不均一，使用一段时间后容易导致阻燃效果下降。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供了一种磺酸盐酚醛树脂，该磺酸盐酚醛树脂可以作为聚碳酸酯材料的有效阻燃剂，具有添加量低、阻燃效果好、耐迁移性能良好等优点。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下方案：
[0007]一种磺酸盐酚醛树脂，具有如下式I所示结构：
[0008][0009]其中，M为Na、K；n为2
‑
10，优选为3
‑
5。
[0010]一种磺酸盐酚醛树脂，通过如下反应得到：4
‑
羟基苯磺酸和甲醛或者多聚甲醛进行聚合反应得到磺酸酚醛树脂，所得磺酸酚醛树脂再与氢氧化物进行中和反应得到所述磺
酸盐酚醛树脂；
[0011]所述4
‑
羟基苯磺酸和甲醛的摩尔比为1.0:0.5～2.0，其中，如果原料是多聚甲醛，则按照多聚甲醛完全水解成甲醛进行计算。
[0012]在其中一些实施例中，所述4
‑
羟基苯磺酸和甲醛的摩尔比为1.0:0.8～1.2。
[0013]在其中一些实施例中，所述氢氧化物为氢氧化钠或者氢氧化钾。
[0014]本专利技术还提供了上述的磺酸盐酚醛树脂的制备方法。
[0015]具体技术方案如下：
[0016]一种磺酸盐酚醛树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0017]聚合步骤：以水为溶剂，以4
‑
羟基苯磺酸和甲醛或者多聚甲醛为聚合单体，添加或者不添加磺酸盐阴离子表面活性剂，在温度为50～85℃的条件下反应1h～5h；所述4
‑
羟基苯磺酸与甲醛的投料摩尔比为1.0:0.5～2.0，其中，如果原料为多聚甲醛，则按照多聚甲醛完全水解成甲醛进行计算；
[0018]中和步骤：在反应溶液中加入氢氧化物调节溶液的pH为7；
[0019]后处理步骤：将反应混合液旋蒸、烘干、研磨，得到所述磺酸盐酚醛树脂。
[0020]在其中一些实施例中，所述反应的温度为75～80℃。
[0021]在其中一些实施例中，所述反应的时间为1.5h～4h。
[0022]在其中一些实施例中，所述磺酸盐阴离子表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基联苯醚二磺酸钠中的至少一种。磺酸盐阴离子表面活性剂的添加可以提高产品的分散性，降低颗粒度。
[0023]在其中一些实施例中，所述磺酸盐阴离子表面活性剂的添加量为所述4
‑
羟基苯磺酸的摩尔量的0.003～0.007倍。
[0024]在其中一些实施例中，所述水的添加量为添加水至所述4
‑
羟基苯磺酸在反应液中的浓度为0.35～0.40mol/L。
[0025]在其中一些实施例中，所述4
‑
羟基苯磺酸和甲醛的摩尔比为1.0：0.8～1.2。
[0026]在其中一些实施例中，所述氢氧化物为氢氧化钠或者氢氧化钾。
[0027]本专利技术还提供了上述的磺酸盐酚醛树脂的应用。
[0028]具体技术方案如下：
[0029]上述的磺酸盐酚醛树脂作为阻燃剂在制备阻燃聚碳酸酯材料中的应用。
[0030]本专利技术还提供了一种阻燃聚碳酸酯材料，该阻燃聚碳酸酯材料具有优异的阻燃性能和力学性能。
[0031]具体技术方案如下：
[0032]一种阻燃聚碳酸酯材料，由包括聚碳酸酯和阻燃剂的原料制备得到；所述阻燃剂为上述的磺酸盐酚醛树脂。
[0033]在其中一些实施例中，所述阻燃聚碳酸酯材料由包括聚碳酸酯、阻燃剂和抗滴落剂的原料制备得到。
[0034]在其中一些实施例中，所述抗滴落剂为DB 105。
[0035]在其中一些实施例中，所述阻燃剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为0.02wt.％～0.50wt.％。
[0036]在其中一些实施例中，所述阻燃剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为
0.05wt.％～0.25wt.％。
[0037]在其中一些实施例中，所述阻燃剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为0.05wt.％～0.20wt.％。
[0038]在其中一些实施例中，所述阻燃剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为0.10wt.％～0.15wt.％。
[0039]在其中一些实施例中，所述抗滴落剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为0.02wt.％～0.50wt.％。
[0040]在其中一些实施例中，所述抗滴落剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为0.10wt.％～0.50wt.％。
[0041]在其中一些实施例中，所述阻燃剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为0.12wt.％，所述抗滴落剂在所述阻燃聚碳酸酯材料中的浓度为0.50wt.％。
[0042]本专利技术还提供了上述的阻燃聚碳酸酯材料的制备方法。
[0043]具体技术方案如下：
[0044]一种上述的阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，包括如下步骤：
[0045]将所述阻燃剂与部分聚碳酸酯混合均匀，得到阻燃剂的浓度为4
‑
6wt％的母粒，再将所得母粒和剩余的聚碳酸酯混合均匀，得到混合物料，将所得混合物料加入双螺杆挤出机中，在温度为265～280℃、螺杆直径为30～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺酸盐酚醛树脂，其特征在于，具有如下式(I)所示结构：其中，M为Na、K；n为2
‑
10，优选为3
‑
5。2.一种磺酸盐酚醛树脂，其特征在于，通过如下反应得到：4
‑
羟基苯磺酸和甲醛或者多聚甲醛进行聚合反应得到磺酸酚醛树脂，所得磺酸酚醛树脂再与氢氧化物进行中和反应得到所述磺酸盐酚醛树脂；所述4
‑
羟基苯磺酸和甲醛的摩尔比为1.0：0.5～2.0，其中，如果原料是多聚甲醛，则按照多聚甲醛完全水解成甲醛进行计算。3.根据权利要求2所述的磺酸盐酚醛树脂，其特征在于，所述4
‑
羟基苯磺酸和甲醛的摩尔比为1：0.8～1.2；和/或，所述氢氧化物为氢氧化钠或者氢氧化钾。4.一种磺酸盐酚醛树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：聚合步骤：以水为溶剂，以4
‑
羟基苯磺酸和甲醛或者多聚甲醛为聚合单体，添加或者不添加磺酸盐阴离子表面活性剂，在温度为50～85℃的条件下反应1h～5h；所述4
‑
羟基苯磺酸与甲醛的投料摩尔比为1.0:0.5～2.0，其中，如果原料为多聚甲醛，则按照多聚甲醛完全水解成甲醛进行计算；中和步骤：在反应溶液中加入氢氧化物调节溶液的pH为7；后处理步骤：将反应混合液旋蒸、烘干、研磨，得到所述磺酸盐酚醛树脂。5.根据权利要求4所述的磺酸盐酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为75～80℃；和/或，所述反应的时间为1.5h～4h；和/或，所述4
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羟基苯磺酸和甲醛的摩尔比为1.0：0.8～1.2；和/或，所述氢氧化物为氢氧化钠或者氢氧化钾；和/或，所述磺酸盐阴离子表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基联苯醚二磺酸钠中的至少一种；和/或，所述磺酸盐阴离子表面活性剂的添加量为所述4
‑
羟基苯磺酸的摩尔量的0.003～0.007倍；和/或，所述水的添加量为添加水至所述4
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羟基苯磺酸在反应液中的浓度为0.35～0.40mol/L。6.磺酸盐酚醛树脂作为阻燃剂在制备阻燃聚碳酸酯材料中的应用，其特征在于，所述磺酸盐酚醛树脂为权利要求1
‑
3任一项所述的磺酸盐酚醛树脂，或者所述磺酸盐酚醛树脂由权利要求4
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱怀才，刘芳，顾立强，姚有为，刘显勇，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：