一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂及其制备方法

文档序号:1780087 发布日期:2019-12-06 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂及其制备方法 (anti-dripping macromolecular sulfonate flame retardant and preparation method thereof ) 是由 王启瑶 于 2019-09-23 设计创作,主要内容包括:本发明涉及高分子技术领域,具体涉及一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂及其制备方法,包括如下步骤:1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;2)将引发剂加入混合物A中,并加热、搅拌进行自由基反应,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入高分子磺酸盐共聚物乳液中,并升温、搅拌,得到混合物B,备用;4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热、反应,将得到的沉淀产物洗涤、烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。本发明的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂既具有持久阻燃性又具有抗滴落特性。(The invention relates to the technical field of macromolecules, in particular to an anti-dripping macromolecular sulfonate flame retardant and a preparation method thereof, and the preparation method comprises the following steps: 1) mixing an emulsifier, unsaturated sulfonate, an unsaturated monomer and part of deionized water according to parts by weight, heating and stirring until the mixture is uniform to obtain a mixture A, and keeping the temperature for later use; 2) adding an initiator into the mixture A, heating and stirring to perform free radical reaction to obtain a high-molecular sulfonate copolymer emulsion for later use; 3) adding the other part of deionized water and the polytetrafluoroethylene emulsion into the high-molecular sulfonate copolymer emulsion, heating and stirring to obtain a mixture B for later use; 4) and adding a coagulant into the mixture B, uniformly stirring, heating, reacting, washing, drying and crushing the obtained precipitate to obtain the anti-dripping macromolecular sulfonate flame retardant. The anti-dripping macromolecular sulfonate flame retardant has lasting flame retardance and anti-dripping characteristic.)

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子技术领域,具体涉及一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂及其制备方法。

背景技术

热塑性材料具有轻巧、便于制造和工业化生产等优点,在我们日常生产生活的方方面面都有其身影,给人类的发展带来了巨大的动力,但是由于热塑性材料易燃烧,受热易软化变形,甚至滴落,在生产过程中需要加入阻燃剂使其具有更大的适用范围,目前,塑料制品的阻燃改性研究及应用已经证明通过添加阻燃剂能够延缓燃烧和降低燃烧的强度。但是,塑料制品在燃烧的过程中,除了自身燃烧外,还会产生滴落引燃其他可燃物,造成火势的蔓延,这往往产生比塑料制品自身燃烧更加严重的后果。因此,在聚合物阻燃过程中,仅仅添加阻燃剂是不够的,往往还需要添加助剂阻止燃烧过程中聚合物的滴落。磺酸盐的引入可赋予聚碳酸酯催化阻燃作用,现获得工业化应用的二苯基砜磺酸钾(KSS)等有机磺酸盐对于聚碳酸酯材料具有很好的催化阻燃作用,但其为小分子阻燃剂与聚碳酸酯材料基体缺少物理缠结、易析出,应用局限性大。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,通过乳液聚合法制备高分子磺酸盐共聚物同聚四氟乙烯共凝聚包覆,制得既具有持久阻燃性又具有抗滴落特性的高分子磺酸盐阻燃剂,另外本发明使用的聚四氟乙烯既可以有效提高燃烧时抗滴落性,防止热塑性树脂燃烧时火势的蔓延,且通过与高分子磺酸盐接枝共聚物的凝聚包覆,提高了聚四氟乙烯在热塑性树脂的分散效果,提升了热塑性树脂的阻燃性能,同时该高分子磺酸盐阻燃剂克服了现有工业化应用的有机磺酸盐小分子阻燃剂与聚碳酸酯材料基体聚合时缺少物理缠结、易析出,应用局限等问题。

本发明的另一目的在于提供一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的制备方法,该制备方法利用乳液聚合法将不饱和单体和不饱和磺酸盐共聚,制得高分子磺酸盐共聚物乳液,同时采用共凝聚包覆工艺将高分子磺酸盐共聚物与聚四氟乙烯复合,使制得的高分子磺酸盐阻燃剂同时具有高效的阻燃性和抗滴落性能,且可以持久阻燃;该方法控制方便,生产效率高,生产成本低,适用于大规模生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现:一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至40-80℃、以180-220r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至40-80℃,进行自由基反应2-4h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至70-90℃、搅拌2-4h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤3)中加入的去离子水质量比为3-6:6-10。

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至60-80℃,进行破乳3-7h,将得到的沉淀产物洗涤,在100-120℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

本发明中所述具有防滴落功能的高分子磺酸盐阻燃剂通过上述方法制得,利用该方法制得的高分子磺酸盐阻燃剂具有高效的阻燃性和抗滴落性能,且可以持久阻燃,同时该高分子磺酸盐阻燃剂克服了现有工业化应用的有机磺酸盐小分子阻燃剂与聚碳酸酯材料基体共混时缺少物理缠结、易析出,应用局限等问题。该制备方法通过乳液聚合法将不饱和单体和不饱和磺酸盐共聚,制得高分子磺酸盐共聚物乳液,同时采用共凝聚包覆工艺将高分子磺酸盐共聚物与聚四氟乙烯乳液复合,使制得的高分子磺酸盐阻燃剂同时具有高效的阻燃性和抗滴落性能,且可以持久阻燃,该方法控制方便,生产效率高,生产成本低,适用于大规模生产。另外在制备过程中需要严格控制步骤1)中搅拌时的速率为180-220r/min,若速率过高则会导致乳化剂和不饱和磺酸盐之间的接触反应时间过短无法达到对不饱和磺酸盐的乳化;而在步骤2)中需要控制加热温度为40-80℃,若温度过高则会导致引发剂半衰期过短,若温度过低则不利于引发自由基反应;在步骤4)中需要严格控制凝聚剂加入后的温度为60-80℃,有利于聚四氟乙烯乳液与高分子磺酸盐聚合后胶体颗粒凝结,若加热温度过高,则会增加胶体颗粒的活动性不利于胶体颗粒凝结,若温度过低则胶体颗粒容易凝结成胶状,反而不利于形成沉淀,分离制得高分子磺酸盐阻燃剂。

优选的,该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

优选的,每份所述不饱和磺酸盐为苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠中的至少一种;更为优选的,所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为0.8-1.2:0.4-0.8:0.1-0.5组成的混合物。

本发明中所述不饱和磺酸盐对聚碳酸酯材料具有催化阻燃作用,但其分子较小,与聚碳酸酯材料缺少物理缠结,易析出,限制了其应用,因而需要聚合形成高分子磺酸盐。

优选的,每所述不饱和单体为乙烯基单体、苯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯腈类单体;所述乙烯基单体为5-乙烯基-2-降冰片烯、乙烯基咪唑、乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、醋酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、乙烯基呋喃、N-乙烯基咔唑、乙烯基吡咯烷和邻苯二甲酸二烯丙酯中的至少一种;所述苯乙烯类单体为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、对甲基苯乙烯和邻叔丁基苯乙烯中的至少一种;所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸月桂酯中的至少一种;所述丙烯腈类单体为丙烯腈和/或甲基丙烯腈。更为优选的,所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为0.8-1.2:0.1-0.5:0.4-0.8组成的混合物。

本发明中所述不饱和单体采用上述乙烯基单体、苯乙烯类单体和丙烯腈类单体,与不饱和磺酸盐乳液聚合,并通过同聚四氟乙烯乳液凝聚包覆,可以提升聚碳酸酯材料的阻燃性、耐热性和抗冲击性。

优选的,每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系中的至少两种;更为优选的,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.5-0.9:0.8-1.2:0.4-0.8组成的混合物。

本发明所用的上述引发剂引发效果好,在不饱和磺酸聚合的过程中可以高效引发自由基快速聚合和共聚反应,同时还可以提高不饱和磺酸盐与不饱和单体之间的共聚作用,进而生成高分子磺酸盐共聚物乳液,有利于与聚四氟乙烯乳液之间进行包覆,本发明通协同硫酸铵、叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系和过硫酸钾三者的引发作用,可以更好地提升不饱和磺酸盐与不饱和单体之间的共聚作用速率。

优选的,每份凝聚剂为无机酸、有机酸和无机盐中的至少一种;所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的至少一种,所述有机酸为甲酸和乙酸,所述无机盐为硫酸铝、硫酸镁、乙酸钙和氯化钙中的至少一种;更为优选的,所述凝聚剂是由硫酸、乙酸和氯化钙按照重量比为0.4-0.8:0.1-0.5:0.8-1.2组成的混合物,进一步的,所述凝聚剂为氯化钙。

优选的,每份所述乳化剂是由阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子表面活性剂按照重量比为0.8-1.2:0.4-0.8:0.6-1.0组成的混合物;所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐、α-磺基单羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐中的至少一种;所述阳离子型表面活性剂为十六烷基三甲基季铵溴化物、十八烷基二甲基苄基季铵氯化物、聚乙烯多胺盐、烷基三甲基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐、苄基烷基二甲基季铵盐、单烷基季铵盐、烷基酚聚氧乙烯基季铵盐、N-烷基二乙醇胺盐、吡啶盐和咪唑啉中的至少一种;所述非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇酯异构醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚、三甲基壬醇聚氧乙烯醚、甘油单酸硬脂酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸醋、聚甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯硬化蓖麻油脂肪酸酯和聚氧乙烯改性的有机聚硅氧烷中的至少一种。

本发明中采用上述凝聚剂可有效使聚四氟乙烯乳液与高分子磺酸盐乳液在凝聚过程中形成集合体一起沉降下来,有利于分离制得高分子磺酸盐阻燃剂。而所采用的乳化剂乳化效果好,有利于磺酸盐乳液和不饱和单体之间的乳化分散,便于后续与聚四氟乙烯乳液的包覆作用,进而有利于快速高效的制得所述高分子磺酸盐阻燃剂。

本发明的有益效果在于:本发明的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,利用乳液聚合法制备高分子磺酸盐共聚物同聚四氟乙烯共凝聚包覆,制得既具有持久阻燃性又具有抗滴落特性的高分子磺酸盐阻燃剂,另外本发明使用的聚四氟乙烯既可以有效提高燃烧时抗滴落性,又可以防止热塑性树脂燃烧时火势的蔓延,且通过同高分子磺酸盐接枝共聚物的凝聚包覆,提高了聚四氟乙烯在热塑性树脂的分散效果,提升了热塑性树脂的阻燃性能,同时该高分子磺酸盐阻燃剂克服了现有工业化应用的有机磺酸盐小分子阻燃剂与聚碳酸酯材料基体共混改性时缺少物理缠结、易析出,以及应用局限等问题。

本发明所述防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的制备方法中通过乳液聚合法将不饱和单体和不饱和磺酸盐共聚,制得高分子磺酸盐共聚物乳液,同时采用共凝聚包覆工艺将高分子磺酸盐共聚物与聚四氟乙烯乳液复合,使制得的高分子磺酸盐阻燃剂同时具有高效的阻燃性和抗滴落性能,且可以持久阻燃,该方法控制方便,生产效率高,生产成本低,适用于大规模生产。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为0.8:0.4:0.1组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为0.8:0.1:0.4组成的混合物。

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.5:0.8:0.4组成的混合物。

每份所述凝聚剂为氯化钙。

每份所述乳化剂是由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚按照重量比为0.8:0.4:0.6组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至40℃、以180r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至40℃,进行自由基反应2h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至70℃、搅拌2h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤3)中加入的去离子水质量比为3:6;

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至60℃,进行破乳3h,将得到的沉淀产物洗涤,在100℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

实施例2

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为0.9:0.5:0.2组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为0.9:0.2:0.5组成的混合物。

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.6:0.9:0.5组成的混合物。

每份所述凝聚剂为氯化钙。

每份所述乳化剂是由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚按照重量比为0.9:0.5:0.7组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至50℃、以190r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至50℃,进行自由基反应2.5h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至75℃、搅拌2.5h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤

3)中加入的去离子水质量比为4:7;

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至65℃,进行破乳4h,将得到的沉淀产物洗涤,在105℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

实施例3

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为1.0:0.6:0.3组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为1.0:0.3:0.6组成的混合物。

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.7:1.0:0.6组成的混合物。

每份所述凝聚剂为氯化钙。

每份所述乳化剂是由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚按照重量比为1.0:0.6:0.8组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至60℃、以200r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至60℃,进行自由基反应3h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至80℃、搅拌3h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤3)中加入的去离子水质量比为4.5:8;

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至70℃,进行破乳5h,将得到的沉淀产物洗涤,在110℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

实施例4

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为1.1:0.7:0.4组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为1.1:0.4:0.7组成的混合物。

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.8:1.1:0.7组成的混合物。

每份所述凝聚剂为氯化钙。

每份所述乳化剂是由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚按照重量比为1.1:0.7:0.9组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至70℃、以210r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至70℃,进行自由基反应3.5h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至85℃、搅拌3.5h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤

3)中加入的去离子水质量比为5:9;

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至75℃,进行破乳6h,将得到的沉淀产物洗涤,在115℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

实施例5

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为1.2:0.8:0.5组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为1.2:0.5:0.8组成的混合物

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.9:1.2:0.8组成的混合物。

每份所述凝聚剂为氯化钙。

每份所述乳化剂是由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚按照重量比为1.2:0.8:1.0组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至80℃、以220r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至80℃,进行自由基反应4h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至90℃、搅拌4h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤3)中加入的去离子水质量比为6:10;

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至80℃,进行破乳7h,将得到的沉淀产物洗涤,在120℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

对比例1

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为0.8:0.4:0.1组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为0.8:0.1:0.4组成的混合物。

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.5:0.8:0.4组成的混合物。

每份所述凝聚剂为氯化钙。

每份所述乳化剂是由N-十二烷基二甲胺、硫酸钠和三苯乙基酚按照重量比为0.8:0.4:0.6组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至40℃、以180r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至40℃,进行自由基反应2h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至70℃、搅拌2h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤3)中加入的去离子水质量比为3:6;

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至60℃,进行破乳3h,将得到的沉淀产物洗涤,在100℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

对比例2

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为1.0:0.6:0.3组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为1.0:0.3:0.6组成的混合物。

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.7:1.0:0.6组成的混合物。

每份所述乳化剂是由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚按照重量比为1.0:0.6:0.8组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,加热至60℃、以200r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A保温,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至60℃,进行自由基反应3h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至80℃、搅拌3h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤3)中加入的去离子水质量比为4.5:8;

4)将硫酸亚铁加入混合物B中,搅拌均匀后加热至70℃,进行破乳5h,将得到的沉淀产物洗涤,在110℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

对比例3

一种防滴落高分子磺酸盐阻燃剂,包括如下重量份的原料:

每份所述不饱和磺酸盐是由苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠和甲基烯丙基磺酸钠按照重量比为1.2:0.8:0.5组成的混合物。

每份所述不饱和单体为乙烯基乙基醚、苯乙烯和丙烯腈按照重量比为1.2:0.5:0.8组成的混合物

每份所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠氧化还原体系按照重量比为0.9:1.2:0.8组成的混合物。

每份所述凝聚剂为氯化钙。

每份所述乳化剂是由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚按照重量比为1.2:0.8:1.0组成的混合物。

该防滴落高分子磺酸盐阻燃剂包括如下步骤:

1)按照重量份,将乳化剂、不饱和磺酸盐、不饱和单体以及部分去离子水混合,以220r/min速率搅拌至均匀,得到混合物A,备用;

2)将引发剂加入步骤1)得到的混合物A中,搅拌并加热至80℃,进行自由基反应4h,得到高分子磺酸盐共聚物乳液,备用;

3)将另一部分去离子水和聚四氟乙烯乳液加入步骤2)中得到的高分子磺酸盐共聚物乳液中,并加热至90℃、搅拌4h,得到混合物B,备用;步骤1)中加入的去离子水与步骤3)中加入的去离子水质量比为6:10;

4)将凝聚剂加入混合物B中,搅拌均匀后加热至80℃,进行破乳7h,将得到的沉淀产物洗涤,在120℃条件下烘干、粉碎,得到防滴落高分子磺酸盐阻燃剂。

分别利用具体实施例1-5和对比例1-3中制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂于聚碳酸酯材料复合后测试复合材料的阻燃等级(标UL-94)、拉伸强度(GB/T 228-2002)、弯曲强度(GB/T9341-2000)和缺口冲击强度(GB/T1043-2008)进行检测各项物性进行检测,结果如表1所示。

表1

由上述结果可知,本发明实施例1-5中制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的各项机械性能优越,防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的阻燃等级、拉伸强度、弯曲强度和冲击强度有显著的提升,同时防滴落高分子磺酸盐阻燃剂还具有很好的相容性,且环保。

与实施例1相比,对比例1中在制备防滴落高分子磺酸盐阻燃剂时用N-十二烷基二甲胺、硫酸钠和三苯乙基酚组成的混合物代替了乳化剂中由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚组成的混合物,对制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂进行各项物性测试,分析发现此防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相对降低,阻燃性能显著下降;说明本发明在制备防滴落高分子磺酸盐阻燃剂时所用乳化剂中添加由脂肪酸磺烷基酯、N-烷基二乙醇胺盐和烷基酚聚氧乙烯醚组成的混合物能优化制得防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的各项机械性能,尤其是阻燃性能,使制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂具有优良的阻燃性、耐热性、机械性质强韧、耐化学性和耐冲击性,适合大规模生产。

与实施例3相比,对比例2中在制备防滴落高分子磺酸盐阻燃剂使用硫酸亚铁代替了凝聚剂,对制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂进行各项物性测试,分析发现此防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和阻燃性能相对降低;说明本发明在制备防滴落高分子磺酸盐阻燃剂时添加凝聚剂氯化钙能优化制得防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的各项机械性能,使制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂具有优良的阻燃性、耐热性、机械性质强韧、耐化学性和耐冲击性,适合大规模生产。

与实施例5相比,对比例3中在制备防滴落高分子磺酸盐阻燃剂时将步骤1)中的反应在常温下进行反应,对制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂进行各项物性测试,分析发现此防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相对降低,阻燃性能显著下降;说明本发明在制备防滴落高分子磺酸盐阻燃剂时将步骤1)中的反应在80℃条件下进行反应能优化制得防滴落高分子磺酸盐阻燃剂的各项机械性能,尤其是阻燃性能,使制得的防滴落高分子磺酸盐阻燃剂具有优良的阻燃、耐热性、机械性质强韧、耐化学性和耐冲击性,适合大规模生产。

上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

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