P、N制造技术

本发明专利技术涉及一种

【技术实现步骤摘要】
P、N阻燃共聚物微球的制备及其在阻燃聚合物中应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及一种
P、N
阻燃共聚物微球及其在阻燃聚合物中应用
。

技术介绍

[0002]石油资源的持续消耗一直是加速全球气温升高的关键因素之一，并且随着人们对于绿色经济的重视，研究重点已从石油资源的产品转移到可再生资源上
。
生物质是可用的高度丰富的可再生资源之一，可以转化为多种高附加值的产品，其中包括化学品，生物染料和先进材料等
。
可再生资源最大的优势就是具有可再生性，以及来源广等特征
。
将生物质废弃物转化为增值产品，不仅可以减轻环境污染，而且可以促进资源绿色可持续发展
。
[0003]糠醇
(FA)
是从可再生的农业资源
(
例如粮食作物的残留物和木材废料
)
中获得的，木质纤维素中木糖脱水生成糠醛
(FUR)
，然后通过氢化反应转化为
FA
，其中大约有
65
％的
FUR
作为制备
FA
的生物基平台分子，其中
FA
是具有一个五元环的单体，具有低粘度
、
高反应性和优异的成炭性，在各行业中都具有非常广泛的应用
。
[0004]聚烯烃作为一种重要的高分子材料，因为它易于加工，耐化学性和良好的机械性能
。
因此被广泛应用于建筑材料，运输，电气工程，医疗设备等等
。
然而聚烯烃作为一种线性热塑性聚合物，其相对容易燃烧并且在燃烧过程中会产生熔滴，并释放大量的热和有毒烟雾，对人民生命安全和财产造成巨大的损失，也进一步限制聚烯烃在其更广泛的领域应用，因此提高聚烯烃的阻燃性能显得尤为重要
。
设计有效阻燃方案的前提需要了解聚烯烃的燃烧行为，设计相符合的阻燃方案
。
聚烯烃的燃烧行为大致可以分为以下几个阶段，首先是加热阶段：这个过程主要是由于外部温度的变化，促进了聚烯烃的相态变化
。
降解阶段：聚烯烃分子链由于温度的升高开始发生裂解，生成分子量较低的短链段
。
分解阶段：当温度达到聚烯烃分解温度时，短链段进一步分解产生可燃自由基，可燃气体和二氧化碳等
。
点燃阶段：当可燃自由基和可燃气体达到一定浓度时，达到燃点时可以引发燃烧
。
燃烧阶段：火焰进一步扩散，然后由表层向内层扩散，发生一系列反应，不断提供可燃材料，使燃烧维持
。
[0005]因此根据上述聚烯烃的燃烧特征，设计了相对性的阻燃策略，其中被广泛应用的是添加阻燃剂，其可以通过稀释可燃气体浓度和生成炭层来达到保护基体的目的
。
[0006]目前阻燃剂主要有卤素基阻燃剂
、
磷氮基阻燃剂等
。
其中卤素阻燃剂作为降低聚烯烃可燃性最有效的阻燃剂，其中溴和氯系阻燃剂是应用最广泛的一种，其具有添加量少，效果好的优势，并且对于聚烯烃材料的力学性能破坏较少
。
含卤素阻燃剂的聚烯烃复合材料在燃烧过程中会分解产生
HX(X
指
Br
，
Cl)
，可以与聚烯烃热解产生的自由基相结合，达到稀释可燃自由基浓度的作用，来达到阻燃的效果
。
当然卤素阻燃也会伴随着一系列的问题，由于其主要作用是发生在气相，因此卤素阻燃剂在燃烧的过程中会产生大量的烟气，卤化氢蒸气在与空气中的水结合生成的氢卤酸就有强腐蚀性，会对环境造成比较大的危害，此外随着科技的不断发展，人们逐渐意识到卤素阻燃剂的使用会对生态系统和人体健康造成一定的影响，其具有的致癌性，随着绿色可持续的理念逐渐深入，无卤阻燃剂替代卤素阻燃
剂将是未来发展的趋势
。
[0007]磷氮系阻燃剂是无卤阻燃中最常用的阻燃剂之一，其具有替代卤素阻燃剂的巨大潜力
。
含磷的阻燃剂如红磷
、
磷酸盐等都被认为是替代卤素阻燃剂的最佳替代品之一
。
磷氮系阻燃剂在燃烧过程中既能作用于气相也可以作用于凝聚相
。
磷氮系阻燃剂在燃烧过程中分解产生的磷酸和焦磷酸可以促进聚烯烃分子链的交联，形成耐热性更好的
P
‑
O
‑
C
，此外酸性物质也有利于促进聚烯烃基体脱水成炭，达到隔绝空气并进一步保护内部基体减少火焰的影响，同时，磷氮系阻燃剂也可以产生活性自由基
PO
·
和
PO2·
等，来捕捉聚烯烃分解产生的可燃自由基，达到气相阻燃的作用
。
[0008]在聚烯烃基体中最常用的磷氮系阻燃剂主要是膨胀型阻燃剂
(IFR)
，
IFR
主要是以磷
、
氮
、
碳为主要阻燃元素组成，其通常含有三个组分，分别为酸源
、
炭源和气源，其机理是酸源在高温条件下进行分解产生无机酸，使多元醇酯化并且起到脱水剂的作用，随着温度的进一步升高，多元醇和酯发生脱水炭化，形成多孔炭层保护基团，气源主要是在受热过程中分解产生的
NH3等不可燃气体达到稀释可燃气体浓度的作用
。
目前广泛研究的
IFR
体系是基于聚磷酸铵
(APP
酸源
)
，季戊四醇
(PER
炭源
)
和三聚氰胺
(MEL
气源
)
组成，其具有无毒环保的特点，但是由于其与聚烯烃基体存在相容性差的问题，严重影响聚烯烃复合材料的力学性能，因此需要开发一种高效
、
绿色新型
IFR
体系来提高聚烯烃阻燃性能，同时可以最大程度保留原有的力学性能
。
[0009]同样作为热塑性聚合物的热塑性聚氨酯和尼龙6等，因其本身优异的物化性能，具有很广泛的应用领域，但是同样因为其易燃烧的缺点，极大限制使用领域，对于提高其阻燃性能具有非常重要的研究意义
。
[0010]环氧树脂
(EP)
作为一种重要的热固性聚合物，因其具有良好的机械性能，出色的附着力，耐化学性和良好的绝缘性等优势，使得
EP
在建筑，汽车，电子和航空航天等领域具有非常广泛的应用，然而
EP
因其易燃特性，一旦发生火灾将会对人类生命和财产构成极大的威胁，因此对于提高
EP
阻燃性能显得尤为重要
。

技术实现思路

[0011]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种
P、N
阻燃共聚物微球及其在阻燃聚合物中应用
。
本专利技术首先将糠醇和酸酐通过自稳定沉淀聚合制备糠醇
‑
酸酐共聚物微球，然后通过加入多胺类化合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
P、N
系阻燃共聚物微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，以糠醇和酸酐为原料，通过自稳定沉淀聚合制备糠醇
‑
酸酐共聚物微球；其次，对所述糠醇
‑
酸酐共聚物微球进行胺化处理；最后，加入磷酸，搅拌后得到所述
P、N
系阻燃共聚物微球
。2.
根据权利要求1所述的
P、N
系阻燃共聚物微球的制备方法，其特征在于，所述自稳定沉淀聚合制备糠醇
‑
酸酐共聚物微球时所用的溶剂为有机酸烷基酯
、
酮与有机酸烷基酯混合溶液
、
酮与烷烃混合溶液和烷烃与有机酸烷基酯混合溶液中的任意一种；胺化处理时所用试剂为多胺类化合物，胺化处理时所用溶剂为水或醇类溶剂
。3.
根据权利要求2所述的磷酸化糠醇
‑
酸酐共聚物微球的制备方法，其特征在于，所述有机酸烷基酯包括甲酸乙酯
、
甲酸丙酯
、
甲酸异丁酯
、
甲酸戊酯
、
乙酸乙酯
、
乙酸丁酯
、
乙酸异丁酯
、
乙酸戊酯
、
乙酸异戊酯
、
乙酸苄酯
、
乙酸苯酯
、
丙酸甲酯
、
丙酸乙酯
、
丙酸丙酯
、
丙酸丁酯
、
丁酸甲酯
、
丁酸乙酯
、
丁酸丙酯
、
丁酸丁酯
、
丁酸异丁酯
、
丁酸异戊酯
、
异丁酸乙酯
、
异戊酸乙酯
、
异戊酸异戊酯
、
苯甲酸甲酯
、
苯甲酸乙酯
、
苯甲酸丙酯
、
苯甲酸丁酯
、
苯甲酸异戊酯
、
苯乙酸甲酯
、
苯乙酸乙酯
、
苯乙酸丙酯
、
苯乙酸丁酯或苯乙酸异戊酯；所述酮与有机酸烷基酯混合溶液中酮的体积分数为5％～
20
％；所述酮与烷烃混合溶液中酮的体积分数为
10
％～
25
％；所述烷烃与有机酸烷基酯混合溶液中烷烃的体积分数为5％～
20
％；所述酮选自丙酮
、
丁酮
、
环己酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨万泰，王凯蒿，王蕖，陈冬，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：