【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热塑性聚酯弹性体材料领域，具体涉及一种改性poss及其衍生物阻燃协效剂及其制备方法、热塑性聚酯弹性体材料及其制备方法。
技术介绍
1、多面体低聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomericsilsesquioxane，简称poss)是一种特殊的有机非晶状材料，它是一种多环状有机单体，由硅框架(siliconframework)及其嵌键的氧原子组成，是一种无机-有机杂化纳米材料，poss中的无机硅笼核受热分解形成致密的陶瓷阻隔层，隔绝可燃气体的释放和外部热量进入内部，进而延缓材料进一步分解，poss在阻燃剂领域显示出巨大的应用潜力。
2、热塑性聚酯弹性体（tpee）具有优异的机械性能，耐磨，耐油且具有优异的弹性，在鞋材，管材，轮胎，膜材料及电缆料中有着大量的应用，我国tpee树脂主要依赖进口，改性技术也处于开发初期，且因热塑性聚酯弹性体材料的特性，不能加入太多的阻燃剂，否则力学性能损耗太大，容易在使用过程中开裂，因此，开发一款新型无卤热塑性聚酯弹性体材料，使其具备无卤高阻燃、防滴落效果、高物理机械性能和抗开裂性能十分必要。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提出一种改性poss及其衍生物阻燃协效剂及其制备方法、热塑性聚酯弹性体材料及其制备方法，旨在解决目前热塑性聚酯弹性体材料阻燃性差、物理机械性能较差和燃烧过程中滴落的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种改性poss及其衍生物阻燃协效剂及其制备方法、热塑性聚酯
3、
4、其中，r为非反应性基团，为异丁基、异辛基、乙基、环己基、环戊基、或苯基等，r1为正丙基或亚苯基；
5、r2为碳氢比大于1的环状结构，包括苯并呋喃基团、多环芳香族基团中的至少一种。
6、可选的，所述苯并呋喃基团包括苯并呋喃基团、二苯并呋喃基团中的至少一种。
7、可选的，所述多环芳香族基团包括萘环基团、蒽环基团、菲环基团、苊环基团、芴环基团和苝环基团中的至少一种。
8、一种改性poss及其衍生物阻燃协效剂的合成方法，由化合物1与化合物2在催化剂作用下脱水反应制得，其特征在于，反应路线如下：
9、
10、可选的，所述化合物1与化合物2的摩尔比为2：1。
11、可选的，所述催化剂包括酸性催化剂、金属催化剂、碱性催化剂和有机催化剂中的至少一种，所述溶剂为有机溶剂，包括醇类、芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、醚类、酮类及二醇衍生物中的至少一种。
12、一种热塑性聚酯弹性体材料，其特征在于，所述热塑性聚酯弹性体材料的配料以重量份计，包括：热塑性聚酯弹性体 80-120份，如上所述的改性poss及其衍生物阻燃协效剂2-12份，p系阻燃剂1-10份，n系阻燃剂1-10份。
13、可选的，所述热塑性聚酯弹性体材料的配料以重量份计，包括：热塑性聚酯弹性体80-120份，如上所述的改性poss及其衍生物阻燃协效剂2-12份，p系阻燃剂4-7份，n系阻燃剂4-7份。
14、可选的，所述热塑性聚酯弹性体包括聚酯型热塑性聚酯弹性体或聚醚型热塑性聚酯弹性体中的至少一种。
15、可选的，所述p系阻燃剂包括无机磷阻燃剂或有机磷阻燃剂，所述无机磷阻燃剂包括红磷、磷酸盐、聚磷酸盐中的至少一种；所述有机磷阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、氧化膦中的至少一种；和/或，所述n系阻燃剂包括三聚氰胺尿酸盐、三聚氰氨磷酸盐、三聚氰氨无机酸盐中的至少一种。
16、可选的，所述热塑性聚酯弹性体材料的配料还包括润滑剂、抗氧剂中的至少一种；其中，配料以重量份计，所述润滑剂0.5-1份，所述抗氧剂0.5-1份。
17、一种热塑性聚酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：脱水反应得到改性poss及其衍生物阻燃协效剂；将所述配料混合均匀，进行密炼挤出造粒，得到颗粒料；将所述颗粒料通过干燥得到所述热塑性聚酯弹性体材料。
18、可选的，所述配料还包括润滑剂、抗氧剂中的至少一种。
19、本专利技术的有益效果：本专利技术中包含笼状大分子poss和碳氢比大于1的环状结构基团，由于改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂中含有硼元素、碳氢比大于1的环状结构r2以及2个无机硅笼核，硼元素在燃烧的过程中形成硼酸，硼酸使材料表面脱水碳化，形成碳层；2个无机硅笼核受热分解形成致密的陶瓷阻隔层，隔绝可燃气体的释放和外部热量进入内部；碳氢比大于1的环状结构r2拥有较高的碳氢比，苯并呋喃基团、多环芳香族基团含有大量的碳元素，大量的碳元素在燃烧过程中会形成玻璃状保护膜或隔热焦炭层，这些保护膜或焦炭层能够隔绝空气，阻止热量的传递，减少可燃性气体的释放，这些结构通过在燃烧过程中形成碳层、陶瓷阻隔层、保护膜或隔热焦炭层等保护层，防滴落效果大大提升，同时，隔绝热量和氧气传递，减少可燃性气体释放，多种机制共同作用，显著提升了材料的阻燃性能。进一步的，改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂与提供酸源的磷系阻燃剂、提供气源的氮系阻燃剂相互配合、协同阻燃，降低阻燃剂用量的同时提升材料的阻燃性能。
20、改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物协效阻燃剂含有大量的硅元素和氧元素，在聚合物燃烧过程中与磷系阻燃剂燃烧后的酸性气体形成磷酸盐，促进磷元素与聚合物的反应，从而快速的形成炭层，改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物协效阻燃剂燃烧后生成的sio2穿插在焦炭层中，类似于水泥中沙子的作用，使得焦炭层更加稳固。焦炭层使热量很难穿透凝聚相，阻止氧气进入燃烧区域以及降解生成的气态或液态产物溢出材料表面。改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物协效阻燃剂的硼具有一个2pz空轨道，可以接受孤对电子，与磷配位可以产生协同效应，硼元素与磷元素的协效作用，使得上述反应更迅速。同时，氮系阻燃剂燃烧产生大量的不燃气体，不燃气体使处于tpu未完全碳化部分在熔融状态下的体系发泡，使燃烧的聚合物产生大量的泡孔。与此同时，有机物持续进行反应脱水碳化，形成无机物及碳残余率，反应完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。
21、本专利技术还应用上述改性poss及其衍生物阻燃协效剂制备热塑性聚酯弹性体材料，在本专利技术中，热塑性聚酯弹性体不需要加塑化剂，具有良好的弹性、耐化学性能和耐磨性等特性，与改性poss及其衍生物阻燃协效剂、p系阻燃剂和n系阻燃剂共同作为热塑性聚酯弹性体材料的主要组分，各组分间相互配合、协同作用，燃烧的过程中si元素与r2基团中c元素能够迅速发生反应生成大量的si-c键，同时伴随着b元素能够在热塑性聚酯弹性体材料表面形成玻璃膜，且生成的硼酸使聚合物迅速脱水，产生炭层，改性poss及其衍生物协效阻燃剂中的b元素还能与体系中的p元素配位可以产生协同效应，从而提高阻燃效果，通过添加改性poss及其衍生物协效阻燃剂与p系和n系阻燃剂协同作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性POSS及其衍生物阻燃协效剂，其特征在于，所述改性POSS及其衍生物阻燃协效剂的结构为：
2.如权利要求1所述的改性POSS阻燃协效剂，其特征在于，所述苯并呋喃基团包括苯并呋喃基团、二苯并呋喃基团中的至少一种。
3.如权利要求1所述的改性POSS阻燃协效剂，其特征在于，所述多环芳香族基团包括萘环基团、蒽环基团、菲环基团、苊环基团、芴环基团和苝环基团中的至少一种。
4.一种改性POSS及其衍生物阻燃协效剂的合成方法，由化合物1与化合物2在催化剂作用下脱水反应制得，其特征在于，
5.如权利要求4所述的改性POSS及其衍生物阻燃协效剂的合成方法的步骤，其特征在于：
6.如权利要求4所述的改性POSS及其衍生物阻燃协效剂的合成方法，其特征在于，所述化合物1与化合物2的摩尔比为2：1。
7.如权利要求4所述的改性POSS及其衍生物阻燃协效剂的合成方法，其特征在于，所述催化剂包括酸性催化剂、金属催化剂、碱性催化剂和有机催化剂中的至少一种，所述溶剂为有机溶剂，包括醇类、芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、醚类、酮类及
8.一种热塑性聚酯弹性体材料，其特征在于，所述热塑性聚酯弹性体材料的配料以重量份计，包括：
9.如权利要求8所述的一种热塑性聚酯弹性体材料，其特征在于，所述热塑性聚酯弹性体材料的配料以重量份计，包括：
10.如权利要求8所述的热塑性聚酯弹性体材料，其特征在于，所述热塑性聚酯弹性体包括聚酯型热塑性聚酯弹性体或聚醚型热塑性聚酯弹性体中的至少一种。
11.如权利要求8所述的热塑性聚酯弹性体材料，其特征在于，所述P系阻燃剂包括无机磷阻燃剂或有机磷阻燃剂，所述无机磷阻燃剂包括红磷、磷酸盐、聚磷酸盐中的至少一种；所述有机磷阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、氧化膦中的至少一种；
12.如权利要求8所述的热塑性聚酯弹性体材料，其特征在于，所述热塑性聚酯弹性体材料的配料还包括润滑剂、抗氧剂中的至少一种；其中，配料以重量份计，所述润滑剂0.5-1份，所述抗氧剂0.5-1份。
13.一种如权利要求8所述的热塑性聚酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
14.如权利要求13所述的热塑性聚氨酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，所述配料还包括润滑剂、抗氧剂中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种改性poss及其衍生物阻燃协效剂，其特征在于，所述改性poss及其衍生物阻燃协效剂的结构为：
2.如权利要求1所述的改性poss阻燃协效剂，其特征在于，所述苯并呋喃基团包括苯并呋喃基团、二苯并呋喃基团中的至少一种。
3.如权利要求1所述的改性poss阻燃协效剂，其特征在于，所述多环芳香族基团包括萘环基团、蒽环基团、菲环基团、苊环基团、芴环基团和苝环基团中的至少一种。
4.一种改性poss及其衍生物阻燃协效剂的合成方法，由化合物1与化合物2在催化剂作用下脱水反应制得，其特征在于，
5.如权利要求4所述的改性poss及其衍生物阻燃协效剂的合成方法的步骤，其特征在于：
6.如权利要求4所述的改性poss及其衍生物阻燃协效剂的合成方法，其特征在于，所述化合物1与化合物2的摩尔比为2：1。
7.如权利要求4所述的改性poss及其衍生物阻燃协效剂的合成方法，其特征在于，所述催化剂包括酸性催化剂、金属催化剂、碱性催化剂和有机催化剂中的至少一种，所述溶剂为有机溶剂，包括醇类、芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、醚类、酮类及二醇衍生物中的至少一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：薄强龙，刘伟奇，董鑫，朱柳青，郑海梅，熊喜科，李经林，王英杰，周丹，符日菲，
申请(专利权)人：深圳市沃尔核材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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