[发明专利]一种环境友好的阻燃聚酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环境友好的阻燃聚酯复合材料及其制备方法，属于材料科学领域。本发明利用主链含酯键的聚合物80～100份，聚合物改性剂0～50份，特定结构的含磷氮阻燃剂0.5～5份，以及其他功能助剂0.5～20份，熔融共混制备得到阻燃高分子复合材料。本发明阻燃高分子复合材料具有环保、低毒、阻燃剂添加量低、力学性能好、非迁移的优点，可应用于汽车、各类工业和民用建筑、家居用品、电子电器、包装材料应用领域。

技术领域

本发明具体涉及一种环境友好的阻燃聚酯复合材料及其制备方法，属于材料科学领域。

背景技术

聚酯材料，包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等热塑性材料，是一类性能优异、用途广泛的塑料。因其具有优良的力学性能、电绝缘性能及耐热性能，在电子电器、汽车工业和机械、聚酯纤维和塑料包装领域中有着广泛的应用。但它们固有的易燃特性在很大程度上限制了其应用，因而对其进行阻燃改性具有极为重大的意义。

有机磷、氮阻燃剂是与卤素阻燃剂并重的一类高效阻燃剂，近几年因其高效无毒环保的特点受到了研究者的青睐，合成一种新型高效的有机磷、氮类阻燃剂己成为热点之一。目前多数的含磷阻燃剂主要为凝聚相阻燃机理发挥作用，其主要依靠酸催化促进成炭，偏磷酸和高磷酸等玻璃状粘性物质的生成也能从一定程度上提高炭层的强度和粘结性，从而起到隔热隔氧的作用，降低可燃性挥发组分的浓度，抑制火焰传播，烙流耗热等。

含氮阻燃剂因其烟密度低、毒性低，阻燃效率相对较高，腐蚀性小等特点得到了广泛的应用和发展。含氮类阻燃剂大多数在使用过程中是与含磷阻燃剂构成复配体系，发挥协同作用。但是常规含磷小分子结构阻燃剂的加入很难在提高阻燃性能的同时不降低基体的力学性能，且在储存因为迁移而失效的问题。专利CN 109796496 A中制备了一种含烷氧基的环三磷腈衍生物阻燃剂，并将其添加到聚乳酸中得到一种阻燃性能优良的乳酸复合材料。专利CN110396115 A中制备了环三磷腈衍生物阻燃剂六(4甲氧基苯乙胺基)环三磷腈，并将其加入到聚碳酸酯中得到聚碳酸酯复合材料，具备高的极限氧指数且达到UL-94测试V-0等级。采用环三磷腈和季戊四醇反应，得到一种网状结构阻燃剂，将其添加到聚乳酸中，可以获得优秀的阻燃性能(Polymer Degradation and Stability 96(2011)1248-1254)。但上述方法都需要较高的添加量才能达到较好的阻燃性能，并且会造成力学性能降低，同时，由于采用的是小分子阻燃剂，材料使用过程中会发生阻燃剂的迁移失效。因而本发明中制备了一类具有高磷氮元素含量的新型的含磷氮阻燃剂，添加少量该阻燃剂就可以达到理想的阻燃效果，同时对材料的机械性能影响较小。而且，本发明中的新型阻燃剂结构中含有环氧基团等反应型基团，在加工过程中可以和聚酯的端基发生原位化学反应而原位形成大分子阻燃剂，该反应不仅可以提高阻燃剂和基体之间的相容性，而且可以有效解决阻燃剂的迁移失效问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃高分子复合材料及其制备方法。该复合材料采用了一种新型反应型阻燃剂，该阻燃剂添加量低，不仅不会降低材料本身的力学性能，还能解决使用过程中小分子阻燃剂迁移失效的问题。

阻燃剂的合成选用了具有稳定的P-N共轭六元环以及高反应活性的P-Cl键的六氯环三磷腈为原料，将具有羟基和环氧基团等反应型基团的结构通过取代反应与P-N环相连，得到反应型P-N协同小分子阻燃剂。将该阻燃剂通过熔融加工的方法与聚合物基体制备成复合材料。在熔融加工的过程中，由于反应型基团的存在，阻燃剂会和聚合物基体的端基发生反应，从而同时起到阻燃剂和扩链剂的作用，解决了小分子阻燃剂的迁移失效的问题，同时由于扩链作用的存在，基体本身的力学性能不会发生明显的下降。

本发明提供了一种阻燃高分子材料，所述阻燃高分子复合材料按照重量份配比，包含如下组份：主链含有酯键的聚合物80～100份，聚合物改性剂0～50份，含磷氮阻燃剂0.5～5份，其他功能助剂0.5～20份。