[发明专利]共聚阻燃剂的制备方法和用途以及聚酰胺及其制备方法

说明书

本发明公开了一种共聚阻燃剂的制备方法和用途以及聚酰胺及其制备方法。所述共聚阻燃剂的制备方法包括如下步骤：(1)由戊二胺和不饱和二元酸反应，得到固态盐；(2)在惰性气体的保护下，升温使所述固态盐与DOPO阻燃剂熔融，然后在搅拌条件及140～170℃下反应，冷却，纯化，得到共聚阻燃剂。本发明制备的阻燃剂能够有效提高聚酰胺的阻燃性能，同时使得所得聚酰胺具有良好的机械性能。

技术领域

本发明涉及一种共聚阻燃剂的制备方法和用途，还涉及一种聚酰胺及其制备方法。

背景技术

聚酰胺由于具有优良的机械性能、热稳定性、耐磨损和耐化学品腐蚀的特点，被广泛用于机械加工、汽车工业、电子电器、纺织等多种领域。大部分的高端应用场景均要求聚酰胺材料具有良好的阻燃特性。目前，市面上改善聚酰胺阻燃性能的方法主要是物理共混改性法。物理共混法虽然操作简单，成本较低，能达到较好的阻燃效果，但是该方法会引入大量的非均相组分，牺牲聚酰胺材料的其它性能。此外，物理共混法的阻燃剂容易分解逸出，导致聚酰胺材料的阻燃性能会随着使用时间的延长而大大降低。

共聚阻燃剂(反应型阻燃剂)是一类能够参与聚合反应，使聚合物本身含有阻燃成分的阻燃剂。现有的共聚阻燃剂存在含有较大位阻的基团，共聚时反应活性较低，制备的阻燃聚酰胺的分子量偏低等问题，影响阻燃聚酰胺的其他性能(如机械性能)。因此，亟需开发一种能够提高聚酰胺的阻燃性能，同时保持较高的机械性能的共聚阻燃剂。

聚酰胺包括石油基聚酰胺和生物基聚酰胺。石油基聚酰胺通过石油炼化制备所需的单体二元胺或二元酸，随着全球环境形式的日益严峻，石油基聚酰胺的发展将会面临越来越大的环保压力。生物基聚酰胺则是由生物质原料戊二胺制备而成，这样不仅能够减少碳排放，而且植物生长进行的光合作用还能实现碳的循环。因而，生物基聚酰胺具有很大的发展潜力。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种共聚阻燃剂的制备方法，采用该方法制备的共聚阻燃剂能够有效提高聚酰胺的阻燃性能，同时使得所得聚酰胺具有良好的机械性能。

本发明的另一个目的在于提供一种上述共聚阻燃剂在提高聚酰胺阻燃性能中的用途。

本发明的再一个目的在于提供一种聚酰胺，其具有良好的阻燃性能和机械性能。

本发明的再一个目的在于提供上述聚酰胺的制备方法，其工艺简单、绿色低碳，能够直接缩聚得到性能优异的生物基阻燃聚酰胺。

本发明采用如下技术方案实现上述目的。

一方面，本发明提供一种共聚阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)由戊二胺和不饱和二元酸反应，得到固态盐；

(2)在惰性气体的保护下，升温使所述固态盐与DOPO阻燃剂熔融，然后在搅拌条件及140～170℃下反应，冷却，纯化，得到共聚阻燃剂。

本发明提供一种共聚阻燃剂的制备方法，采用该方法制备的共聚阻燃剂能够有效提高聚酰胺材料的阻燃性能，其在燃烧时产生的PO·能够与燃烧产生的HOH淬灭，产物磷酸能够催化聚酰胺脱水成炭，水分挥发带走热量，并形成均匀致密的炭层，可以阻隔空气，因此，本发明制备的共聚阻燃剂同时具备气相阻燃机制与凝聚相阻燃机理。

与DOPO阻燃剂(即9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)、传统DDP阻燃剂([(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸)或者采用传统方法改性后的DDP阻燃剂相比，本发明在共聚阻燃剂的制备过程中引入了戊二胺，大大提高了共聚阻燃剂的水溶性，使其更加有利于在聚合体系里分散。此外，本发明的不饱和二元酸容易与戊二胺成盐，利用不饱和二元酸的碳碳双键与DOPO阻燃剂进行加成反应，可以大大提高共聚阻燃剂的反应活性，从而有助于提高聚合产物的均匀性。