[发明专利]热塑性塑料制备无卤阻燃纳米复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米复合材料制备方法。

背景技术

现有的传统高分子纳米材料有蒙脱土插层高分子纳米材料和溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备的高分子纳米材料，其不足的地方是，纳米粒子的分散性不好，易团聚。而POSS(多面齐聚倍半硅氧烷)笼状硅材料，介于有机材料与无机材料之间，以无机的Si₈O₁₂六面体为刚性内核，尺寸约为0.5nm，六面体的外围则被8个硅原子通过共价键相连接的有机基团所包裹。其纳米尺寸的笼状结构有利于高分子材料的穿过，实现了纳米粒子的分子级别的分散，另外，该纳米尺寸的笼状结构对穿过的高分子链产生了物理缠结作用，故POSS材料可以同时提高高分子材料的玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度(Td)50-100℃范围。POSS改性高分子纳米材料目前是国内外研究的热点课题之一，但POSS材料不足的地方是目前还不能进行工业化生产，这也大大限制了其应用范围。

杯芳烃具有大小可调节的“空腔”，能够形成主-客复合物，与环糊精、冠醚相比，是一类更具广泛适应性的模拟酶，被称为继冠醚、环糊精之后第三代新型主体化合物。具有独特的纳米空穴结构，它的空穴结构大小的调节具有较大的自由度，构象可调节；可进行衍生化学反应，能与离子和中性分子形成主-客体包络物，且能以杯芳烃中的羧基作为一个反应点，将许多官能团引入到小分子结构。杯芳烃是大环化合物，合成简单，如申请号为“200610021960.1”、名称为“杯芳烃[4]改性热固性酚醛树脂及其制备方法”的发明专利所述。

如期刊“Chromatographia”(色谱学)在2005年，第62期，第519-525页上所发表的名称为“Development of a sol-gel Procedure for Preparation of a Diglyc-idyloxycalix[4]arene Solid-Phase Microextraction Fiber With Enhanced ExtractionEfficiency”(利用溶胶-凝胶法制备一种高萃取效率的双缩水甘油醚改性杯芳烃[4]固相微萃取纤维的进展)的文章或者期刊“Electrophoresis”(电泳法)在2006年，第27期，3381-3390页上所发表的名称为“A novel sol-gel calix[4]arene-modified capillary column for open-tubula capillary electrochromatography”(一种适合开管毛细管电色谱法用新型溶胶-凝胶改性杯芳烃[4]毛细管柱)的文章所述，用硅烷偶联剂和四乙氧基硅烷对杯芳烃[n]进行表面处理后，在杯芳烃[n]中引入硅，使得杯芳烃[n]的极性变小、活性增强。

在电视机制造业、家具制造业、家用电器制造业等行业，阻燃剂有着广泛的应用。按化学成，阻燃剂分可以分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两大类，有机阻燃剂分为磷系和卤系两个系列。卤系阻燃剂具有分解产物毒性大、烟雾大等特点，严重损害人们身心健康，正逐步被磷系阻燃剂所代替。

发明内容

本发明要解决的是纳米分子分散性不好、易团聚的技术问题，并提供一种分散性好、不易团聚、适合工业化生产的热塑性塑料制备无卤阻燃纳米复合材料的方法。

本发明的技术方案是按下述方式实现的：

(1)对表面处理过的杯芳烃[n]进行化学改性；

(2)将100份热塑性塑料和15～30份步骤(1)中处理过的杯芳烃[n]混合；

(3)在150℃～280℃挤出成型；

(4)在150℃～280℃进行注射成型。

步骤(1)中所述化学改性如下述步骤所示：

(a)以二甲苯为溶剂，加入苯酚和催化叔胺后加热至140℃并通氮气保护；

(b)滴加三氯氧磷二甲苯溶液，在140℃反应7小时后回收溶剂得到二苯基氯磷酸酯，所述三氯氧磷与步骤(a)中苯酚的摩尔比为1∶2；

(c)以二甲苯为溶剂，将二苯基氯磷酸酯和杯芳烃[n]在AlCl₃为催化剂作用下于160℃反应1小时，所述二苯基氯磷酸酯与杯芳烃[n]的摩尔比为8∶1～12∶1；

(d)分离提纯。

所述热塑性塑料是聚乙烯或聚丙烯或聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯或尼龙。

所述杯芳烃[n]是间苯二酚基杯芳烃[4]或对叔丁基杯芳烃[4]或对叔丁基杯芳烃[6]。