[发明专利]一种可调控阻燃与机械性能聚酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可调控阻燃与机械性能聚酯及其制备方法，通过化学合成，设计两类可增强机械性能和可增强阻燃性能的单体，将两类功能单体以复合体的方式，以不同的比例引入到聚酯的分子链中，可根据对阻燃与机械性能的实际需求，对两项性能进行调控。本发明制备方法简单，产率高，适用于大规模工业生产，可广泛应用于对阻燃材料的机械性能要求较高的领域。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及可调控阻燃材料，具体涉及一种可调控阻燃与机械性能聚酯及其制备方法。

背景技术

随着人们生产生活水平的提高，人们对阻燃材料的性能要求也越来越高，对阻燃材料的其它性能进行了开发和拓展。随着对阻燃材料各种性能的开发，人们发现很难将有优异阻燃性能的聚酯材料广泛应用到生产生活中，这是因为初期阻燃材料的制备是通过物理添加的方式将阻燃剂引入聚酯中。物理添加的方式对聚酯机械性能会产生恶劣的影响，导致很多阻燃材料不能广泛应用。后来有学者探索了本征阻燃聚酯材料，通过将阻燃单体接枝到聚酯分子链中来降低对基体材料力学性能的影响。添加型到本征型是一个很大的突破，这使得一些阻燃材料可以应用到人们的生产和生活中。一些领域对聚酯材料的阻燃性能有很高的要求，而一些领域对聚酯的机械性能要求很高，同时需要阻燃性能。目前，对阻燃与机械性能可调控的聚酯材料还未见报道。因此，实现对聚酯材料阻燃与机械性能的可调可控是非常有必要的。

PET作为热塑性材料的杰出代表，有着优异的力学性能和良好的热稳定性。但易燃的缺陷限制了其广泛应用。目前很多学者将功能单体引入PET的分子链中，在取得较好的阻燃效果的同时，降低了阻燃剂对聚酯机械性能的影响。但目前还未见对PET材料阻燃与机械性能的可控报道。此发明通过设计功能单体，通过调试比例，将多组分单体以所需的比例引入PET分子链中，实现PET阻燃与机械性能的调控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调控阻燃与机械性能聚酯的制备方法，该聚酯质轻，可根据不同领域的需求，对聚酯阻燃与机械性能进行调控。

一、一种可调控阻燃与机械性能聚酯,以质量百分比计，该聚酯的原料组分为：

阻燃提升成分       1-30%

机械性能提升成分   1-30%

聚酯               余量

优选的，以质量百分比计，提升阻燃成分的质量百分比为1-20%，提升机械性能成分为1-20%，其余为聚酯。

二、可调控阻燃与机械性能聚酯的制备方法

本发明可调控阻燃与机械性能聚酯的制备方法，是以对苯二甲酸、乙二醇、多组分功能阻燃单体（阻燃提升成分、机械性能提升成分）为原料，以Sb₂O₃为催化剂，在氮气保护下，首先于0.05~0.35 Mpa、230~240℃下酯化反应 4~7 h；酯化反应结束后在95~105℃下常压反应0.5~1 h，然后在半真空状态下，于240~270 ℃下半缩聚反应0.5~1 h，最后在全真空状态下，于270~280℃下全缩聚反应4~7 h，通入氮气出料，切粒，干燥，即得可调控阻燃与机械性能共聚酯材料。

其中，多组分功能阻燃单体为含有P、N、Mg协同阻燃的单体（阻燃提升成分）和结构高度对称的功能单体（机械性能提升成分）。

本发明阻燃提升组分与机械性能提升组分按需求进行比例调整，通过设计功能单体，将多组分功能单体接枝缩聚到聚酯中。

含有P、N、Mg协同阻燃的单体的制备方法：将一定比例的多元羧酸、无机氢氧化物、无机氧化物、含磷及含氮化合物等原料加入500 ml的圆底烧瓶，在50-90℃下反应6-12h后过滤、洗涤、干燥得到固体粉末阻燃剂。

优选的，其中，所述乙二醇、对苯二甲酸的质量比为1:1~1:1.5。