阅读说明：本技术 一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法及其应用 (Preparation method and application of hyperbranched polyester with flame retardant function ) 是由 刘志鹏 林飞 于 2019-05-05 设计创作，主要内容包括：本发明属于高分子材料技术领域,公开了一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法及其应用。阻燃超支化聚酯的制备方法如下：将DOPO、二元酸和三元醇加入到烧瓶中,在氮气保护下,加入催化剂,加热至设定的反应温度进行反应,分离处反应生成的水,反应结束后,冷却至室温,得到反应产物。由以上方法制备得到的阻燃超支化聚酯用作聚丙烯的添加剂。本发明提供的阻燃超支化聚酯合成工艺简单,可显著提高聚丙烯的阻燃性和流动性。(The invention belongs to the technical field of high polymer materials, and discloses a preparation method and application of hyperbranched polyester with a flame retardant function. The preparation method of the flame-retardant hyperbranched polyester comprises the following steps: adding DOPO, dibasic acid and tribasic alcohol into a flask, adding a catalyst under the protection of nitrogen, heating to a set reaction temperature for reaction, separating water generated in the reaction, and cooling to room temperature after the reaction is finished to obtain a reaction product. The flame-retardant hyperbranched polyester prepared by the method is used as an additive of polypropylene. The flame-retardant hyperbranched polyester provided by the invention has a simple synthesis process, and can obviously improve the flame retardance and the fluidity of polypropylene.)

一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种用于改善聚丙烯阻燃性和分散性的超支化聚酯的制备方法及其应用。

背景技术

聚丙烯是最常用的工程热塑材料之一，有良好的机械强度、热稳定性、无毒、耐腐蚀、易加工等优点广泛应用于家用电器、汽车内外饰、办公用品、日用品和卫生洁具等领域。但在制作家用零部件时，其强度、耐热性、阻燃性常达不到国家标准，限制了聚丙烯的应用。目前较常用的是玻纤增强和阻燃填充对聚丙烯进行改性，达到聚丙烯阻燃增强的目的。

普通阻燃玻纤增强聚丙烯达到UL94V-0需要加入30%以上阻燃剂，大量的阻燃剂限制了玻纤含量的使用范围，而少量的玻璃纤维增强聚丙烯效果不明显，还存在浮纤的问题。阻燃超支化聚酯将含P阻燃基团引入高度支化、具有三维网状结构链段中，在具有良好分散性前提下赋予聚酯良好的阻燃性能，是聚丙烯一种良好的添加剂。只需10%左右添加量就能使聚丙烯氧指数达27以上，并且使聚丙烯性能较纯料性能提高3倍以上。

中国专利申请公开号CN 107501566 A公开了一种DOPO基超支化结构磷酸酯无卤阻燃剂及其制备方法，以两种含磷单体DOPO基中间体以及三氯氧磷作为反应单元合成出高含磷量、高分子量和高阻燃效率的超支化阻燃剂，添加8%就能使聚丙烯达到UL 94-V0阻燃等级，但其在合成过程中需要用有机溶剂反复洗涤、过滤，反应周期长，产品得率低，工艺复杂。

发明内容

为解决现有阻燃剂存在添加量大和玻璃纤维浮纤的问题，本发明的目的是提供一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法，该方法生产的阻燃超支化聚酯可用作聚丙烯添加剂，可改善聚丙烯树脂分散性解决玻璃纤维浮纤问题并赋予聚丙烯良好的阻燃性能。

本发明是这样实现的：一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：向反应釜中，加入100份DOPO，40-70份三元醇，氮气下80-100℃使DOPO溶解，加入100-120份二元酸反应2h后升温至120℃反应1小时得到DOPO-二元酸中间体，在120-160℃反应4-6h，除去反应产生的水分，后在160℃加入催化剂减压反应1-2h，冷却至室温，得到反应产物。

所述的一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法，其特征在于：所述的三元醇选自甘油、三羟甲基丙烷或三羟甲基乙烷中的一种，优选为甘油。

所述的一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法，其特征在于：所述的二元醇选自马来酸、衣康酸或苯醌中的一种，优选为马来酸。

所述的一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为钛酸酯类催化剂，用量为体系的0.1%-0.5%。

所述的一种具有阻燃功能超支化聚酯的制备方法，其特征在于：所述的减压法压力为50-180mbar。

所述的阻燃超支化聚酯用作添加剂时的用量为聚丙烯的1%-15%，优选为4%-10%。

本发明采用上述技术方案，与现有技术比较，本发明具有如下优点：

1、本发明合成的阻燃超支化聚酯合成工艺简单，无污染。

2、本发明合成的阻燃超支化聚酯用作聚丙烯添加剂可显著提高聚丙烯分散性能。

3、本发明合成的阻燃超支化聚酯用作聚丙烯添加剂赋予聚丙烯良好的阻燃性的同时提高聚丙烯的力学性能。

具体实施方式

以下是本发明的几个具体实施例，但是本发明不仅限于此。

实施例1：

1）制备阻燃超支化聚酯：向反应釜中，加入100份DOPO，60份甘油，氮气下80-100℃使DOPO溶解，加入105份马来酸反应2h后升温至120℃反应1小时得到DOPO-马来酸中间体，在120-160℃反应4-6h，除去反应产生的水分，后在160℃加入钛酸四丁酯减压反应1-2h，冷却至室温，得到反应产物；

2）原料共混：聚丙烯55质量份，阻燃超支化聚酯5质量份，短玻纤40质量份，抗氧剂1681质量份在高速混料机以300-400rpm的转速进行共混5-10min；

3）熔融挤出造粒：开启双螺杆挤出机，将步骤2）得到的混合物由料斗均匀喂入，进行融融挤出。挤出机螺杆转速为102rpm，喂料速率为8Hz，挤出机温度参数设置为：一区温度170℃、二区温度175℃、三区温度175℃、四区温度180℃、五区温度185℃、六区温度185℃、七区温度183℃、机头温度180℃，挤出产物经水拉条冷却风干后切粒得到阻燃玻纤增强聚丙烯专用料。

实施例2：

1）制备阻燃超支化聚酯：向反应釜中，加入100份DOPO，60份甘油，氮气下80-100℃使DOPO溶解，加入105份马来酸反应2h后升温至120℃反应1小时得到DOPO-马来酸中间体，在120-160℃反应4-6h，除去反应产生的水分，后在160℃加入钛酸四丁酯减压反应1-2h，冷却至室温，得到反应产物；

2）原料共混：聚丙烯50质量份，阻燃超支化聚酯10质量份，短玻纤40质量份，抗氧剂1681质量份在高速混料机以300-400rpm的转速进行共混5-10min；

3）熔融挤出造粒：开启双螺杆挤出机，将步骤2）得到的混合物由料斗均匀喂入，进行融融挤出。挤出机螺杆转速为102rpm，喂料速率为8Hz，挤出机温度参数设置为：一区温度170℃、二区温度175℃、三区温度175℃、四区温度180℃、五区温度185℃、六区温度185℃、七区温度183℃、机头温度180℃，挤出产物经水拉条冷却风干后切粒得到阻燃玻纤增强聚丙烯专用料。

实施例3：

1）向反应釜中，加入100份DOPO，70份甘油，氮气下80-100℃使DOPO溶解，加入105份马来酸反应2h后升温至120℃反应1小时得到DOPO-马来酸中间体，在120-160℃反应4-6h，除去反应产生的水分，后在160℃加入钛酸四丁酯减压反应1-2h，冷却至室温，得到反应产物。

2）原料共混：聚丙烯55质量份，阻燃超支化聚酯5质量份，短玻纤40质量份，抗氧剂168 1质量份在高速混料机以300-400rpm的转速进行共混5-10min；

3）熔融挤出造粒：开启双螺杆挤出机，将步骤2）得到的混合物由料斗均匀喂入，进行融融挤出。挤出机螺杆转速为102rpm，喂料速率为8Hz，挤出机温度参数设置为：一区温度170℃、二区温度175℃、三区温度175℃、四区温度180℃、五区温度185℃、六区温度185℃、七区温度183℃、机头温度180℃，挤出产物经水拉条冷却风干后切粒得到阻燃玻纤增强聚丙烯专用料。

实施例4：

2） 向反应釜中，加入100份DOPO，70份甘油，氮气下80-100℃使DOPO溶解，加入105份马来酸反应2h后升温至120℃反应1小时得到DOPO-马来酸中间体，在120-160℃反应4-6h，除去反应产生的水分，后在160℃加入钛酸四丁酯减压反应1-2h，冷却至室温，得到反应产物。

2）原料共混：聚丙烯50质量份，阻燃超支化聚酯10质量份，短玻纤40质量份，抗氧剂168 1质量份在高速混料机以300-400rpm的转速进行共混5-10min；

3）熔融挤出造粒：开启双螺杆挤出机，将步骤2）得到的混合物由料斗均匀喂入，进行融融挤出。挤出机螺杆转速为102rpm，喂料速率为8Hz，挤出机温度参数设置为：一区温度170℃、二区温度175℃、三区温度175℃、四区温度180℃、五区温度185℃、六区温度185℃、七区温度183℃、机头温度180℃，挤出产物经水拉条冷却风干后切粒得到阻燃玻纤增强聚丙烯专用料。

实施例5：

将实施例1-4得到的阻燃玻纤增强聚丙烯专用料、普通阻燃玻纤增强聚丙烯制成的对比例1以及普通聚丙烯纯料对比例2进行力学性能测试。其中，拉伸强度测试参照GB/T1040.1-2006测试；冲击强度参照GB/T 1451-2005测试；阻燃性能参照GB/T 2406.2-2009测试。测试结果如表1所示：

表1阻燃玻纤增强聚丙烯专用料测试结果

由表可见，实施例1-4各项力学性能均大幅超过对比例1，这是因为普通阻燃玻纤增强聚丙烯专用料达到阻燃要求需要加入30%以上阻燃剂，大量的阻燃剂限制了玻纤含量的使用范围，而少量的玻纤增强聚丙烯效果不明显。本发明产物只需添加10%就能使聚丙烯氧指数达到27以上，并且使聚丙烯料性能较纯料性能提高3倍以上。本发明在制备家电零部件材料有广阔的市场前景。