[发明专利]基于多苯醚结构的膨胀成炭阻燃耐熔滴共聚酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃耐熔滴共聚酯及其制备技术领域，具体地说，本发明涉及一类有着高温重排，膨胀成炭阻燃及耐熔滴且的共聚酯及其制备方法。该类共聚酯采用基于多苯醚结构的改性单体，不需要额外的加入阻燃单体，而是利用在高温下多苯醚结构产生的自由基之间可以彼此相连发生重排反应，形成的大芳环结构来得到明显的膨胀炭层，从而赋予共聚酯优异的阻燃性与耐熔滴性能。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)因其具有良好力学性能、耐化学腐蚀性、透明性、热稳定性和易加工性，是当今产量最大的热塑性合成高分子材料之一，而被广泛应用于化纤、包装材料、工程塑料等不同领域之中。然而，因为聚酯本身十分易燃，在燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快，还会释放有毒气体，生成大量烟尘，一旦引起火灾，会造成直接的人员伤亡和财物损失，危害性极大，使得其在一些重要领域，如电子器件、阻燃防护服与军服、交通工具内的纺织品、宾馆装饰织物等的应用受到了限制。

含磷阻燃剂是目前在聚酯中应用最广泛的一类阻燃剂，该类阻燃剂是通过共聚将磷元素引入到聚酯当中来获得具有持久性阻燃聚酯的最为有效的方式，而且可在较低加入量下就能赋予聚酯优秀的阻燃性(王玉忠著，聚酯纤维阻燃化设计，四川科技出版社，1994)。虽然添加5％的含磷阻燃剂即可使聚酯的极限氧指数(LOI)提高到30％左右，但阻燃聚酯在燃烧时还是会和纯聚酯一样发生严重熔融滴落(熔滴)现象甚至更为严重。严重的熔滴不仅仅会引发“二次燃烧”造成不必要的财产损失，而且对于在火灾现场中的人员也极有可能带来严重的伤害。目前传统的阻燃聚酯的阻燃通常是通过促进聚酯的降解而加速熔融滴落带走热量和火源来实现的，因此阻燃和抗熔滴之间存在一定矛盾，如何解决和协调这一矛盾一直是聚酯阻燃研究的一个难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新的基于多苯醚结构的膨胀成炭阻燃耐熔滴共聚酯，该共聚酯不仅可以直接作为工程塑料、薄膜用料，也可以直接作为纤维原料使用，而且所制备的产品由于其中多苯醚结构独特的高温重排作用，在不使用阻燃剂甚至在没有阻燃元素存在的情况下，也可实现共聚酯的高效膨胀成炭、阻燃和抗熔滴。

本发明的目的之二是提供上述基于多苯醚结构的膨胀成炭阻燃耐熔滴共聚酯的制备方法。

本发明提供的基于多苯醚结构的膨胀成炭阻燃耐熔滴共聚酯，该共聚酯是由I、II、III表示的结构单元组成：

式中，R₁表示亚芳基，

式中，R₂表示C₂-C₈的亚烷基，

式中，R₃表示含多苯醚结构的单元R₄表示C₂-C₈的亚烷基。

其中III的结构单元数为I的结构单元数的5-50％，[I]的结构单元数：[II+III]的结构单元数＝1，当III为时，共聚酯结构中R₄与R₂可以相同也可以不同，各结构单元或其形成的链段是按照羧基和羟基官能团的任意结合，且该共聚酯的特性黏数[η]为0.43-0.95dL/g，极限氧指数为25.5-34.5％；垂直燃烧等级V-2～V-0级；锥形量热测试中峰值热释放速率p-HRR为198-658kW/m²。

上述共聚酯中III的结构单元数为I的结构单元数的10-30％，[I]的结构单元数：[II+III]的结构单元数＝1，当III为时，共聚酯结构中的R₄与R₂可以相同也可以不同。

本发明提供的上述基于多苯醚结构的膨胀成炭阻燃耐熔滴共聚酯的制备方法，该方法是将二元酸或者其酯化物和C₂-C₈多元醇的共聚酯单体、催化剂按照常规的配比，采用常规的直接酯化法或者酯交换法进行酯化之后，经过缩聚反应制备而成，其特征在于在酯化反应前或酯化反应后缩聚前，在反应体系中加入了按聚酯单体中二元酸或其酯化物的摩尔百分数计为5-50％的含多苯醚结构单元的单体，优选10-30％。

以上方法所用的含多苯醚结构单元单体为以下结构通式中的任一种，优选A、C或E中的任一种：