[发明专利]一种无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃聚丙烯腈复合物的制备技术，特别是一种无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物的制备方法。

背景技术

聚丙烯腈的成纤成膜性好，化学稳定，但它的极限氧指数(LOI)仅为17～18.5％，属于易燃物质。随着各国阻燃法规的完善，一定程度上限制了聚丙烯腈在纤维和膜材料中的应用。为了开发阻燃聚丙烯腈，国内外主要采用共聚阻燃改性、共混阻燃改性、化学改性等方法。目前工业化的阻燃腈纶产品大多采用共聚阻燃改性制造。共聚单体一般包括氯乙烯、二氯乙烯、烯丙基磷酸烷基酯、乙烯基双(2-氯代乙基)磷酸酯、2-溴代乙基丙烯酸、二烷基-2-卤代丙烯基磷酸酯等。最典型的产品是Kanecaron纤维，它是由40～45wt％丙烯腈和60～65wt％氯乙烯聚合而成的阻燃腈纶，其LOI高达28～35％，是世界上产量最大、规格最多的一个纤维品种。上述的阻燃改性方法制得的阻燃丙烯腈共聚物都含有卤素和磷元素，卤元素会使腈纶在燃烧过程中产生发烟量大、释放有毒气体如氯化氢等缺点。专利(申请号：200910229053.X)公开了采用了丙烯腈和含磷醋酸乙烯酯共聚，水解后，加入含磷阻燃剂改性得到共聚物，虽然不含卤素，有一定的阻燃性，但由于加入的含磷阻燃剂不耐水洗、成本高、影响织物性能等缺点，得到的腈纶很难满足大多数生活习惯。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物的制备方法。该无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物采用添加本质阻燃高分子改性方法，不含卤元素和磷元素，环保友好。该无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物制备方法具有工艺简单，成本低廉，没有污染等特点。

本发明采用的技术方案是，一种无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物的制备方法，采用本质阻燃高分子，如聚芳砜酰胺(PSA)、芳纶1313等，它们的极限氧指数一般为28～33％。本质阻燃高分子具有在高温条件下连续使用不分解，主要物理性能不降低的优点，且成本相对传统阻燃剂较低，将它们添加到丙烯腈共聚物中，制备出无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物。所制备的无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物中聚丙烯腈的粘均分子量为3.0×10⁴～1.2×10⁵，转化率达到70％以上；制得的无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物中阻燃高分子的含量为10～80wt％，极限氧指数为27～32％。

一种无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物的制备方法，包括如下步骤：将阻燃高分子溶液、聚合单体、引发剂、分子量调节剂按比例混合，50～80℃下反应，然后脱除残余单体和溶剂，得到无卤无磷阻燃聚丙烯腈复合物。

所述阻燃高分子溶液是将一定量的聚芳砜酰胺(PSA)或芳纶1313等阻燃高分子溶解于溶剂中得到的溶液，或者是在溶剂中聚合得到的溶液。所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基-咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐或1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐中的一种或多种溶剂(溶剂中还可以含有无机盐，为氯化钙或氯化锂，在溶剂中无机盐的含量为0～8wt％)。所述聚芳砜酰胺的比浓对数粘度为0.7～1.5dL/g，所述芳纶1313的比浓对数粘度为1.5～2.5dL/g。所述的聚芳砜酰胺为聚(4,4'-二苯砜对苯二甲酰胺)、聚(3,3'-二苯砜对苯二甲酰胺)、聚(4,4'-二苯砜间苯二甲酰胺)、聚(3,3'-二苯砜间苯二甲酰胺)或由上述共聚物中任意两种以上结构单元组成的芳砜酰胺无规共聚物。

所述聚芳砜酰胺(PSA)或芳纶1313等阻燃高分子在阻燃高分子溶液中的含量为5～30wt％；

所述聚合单体包含第一单体、第二单体和第三单体中的一种或一种以上。第一单体为丙烯腈，第二单体为丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、醋酸乙烯(VAc)中的一种，第三单体为丙烯磺酸钠(SAS)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、衣康酸(ITA)、甲基丙烯苯磺酸钠中的一种；

所述的引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的一种；

所述的分子量调节剂为丙烯醇、十二烷基硫醇中的一种；

所述的共聚反应体系中聚合单体总量为10～30wt％；引发剂为聚合单体总量的0.5～1.25wt％，分子量调节剂为聚合单体总量的0～1.0wt％。

以聚合单体总量为基准，所述的各单体质量百分比配比为：第一单体为85～100wt％，第二单体为0～12wt％，第三单体为0～3wt％。

有益效果：