一种氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫及其制备方法与流程

[0001]
本发明属高分子化学合成领域，具体涉及一种氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫及其制备方法。


背景技术：

[0002]
聚苯乙烯是一种有机碳氢化合物，极限氧指数仅有18.0％，属于易燃材料的范畴。一旦点燃即以1.3-6.4cm
·
min-1
的速度水平燃烧，ps制品燃烧时会产生大量的浓烟、有毒气体和融滴，这是由ps自身的分子结构决定的：侧链上较大的苯环在受热时极易不完全燃烧便脱掉，导致了浓烟和融滴的形成；相对于明火而言浓烟和有毒气体更易使人窒息死亡，发泡型的苯乙烯材料受火时情况更严重，规整的蜂窝状、封闭的泡孔结构增大了空气的流通性，使材料的燃烧更容易进行。
[0003]
中国专利cn103613874b公开了一种防火阻燃聚苯乙烯泡沫，通过在聚苯乙烯材料中添加废旧塑料、硫酸铝、三氧化二铝、碳酸钙粉、偶氮二甲酰胺、双酚a型聚碳酸酯、抗氧剂、丙三醇、环氧亚麻子油、聚乙烯吡咯烷酮、尿素、氧化锌、氧化镁、改性填料；得到一种具有优异阻燃效果，遇明火不燃烧，力学性能优良，强度高，密度小，并同时保持了保温、质轻、吸水率低等优点的聚苯乙烯泡沫。上述发明专利是将阻燃剂以物理混合方法添加入聚苯乙烯基材中，由于阻燃剂分子与聚苯乙烯基材之间结合作用较弱，阻燃剂分散的均匀性不易保证，此外也难以避免阻燃成分的流失问题，直接影响制品的长期阻燃性能。基于上述陈述，本发明提出了一种氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫及其制备方法。


技术实现要素：

[0004]
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫及其制备方法，通过在聚苯乙烯分子链间接枝具有阻燃作用的氮磷阻燃剂，使聚丙烯材料具有阻燃性，且阻燃分子与共价键的形式与聚丙烯结合，不存在阻燃剂与聚合物相容性差和阻燃剂易流失问题，且得到的阻燃聚苯乙烯具有优良的力学性能。
[0005]
本发明的目的在于提供一种氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫。
[0006]
本发明的另一目在于是提供上述氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫的制备方法。
[0007]
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]
氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫的制备方法如下：
[0009]
按重量份的组分组成：80～100质量份聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂，5～20质量份增韧剂，1～3质量份复合抗氧剂，2～5质量份润滑剂各物料在高速混合机中混合，升温至100-120℃，混炼8-12分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为4-6mpa，15-20s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上140-160℃温度下加压至6-7mpa，保压6-12min，去压发泡，冷却至常温。
[0010]
所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
[0011]
所述复合抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的复合物。
[0012]
所述润滑剂为乙撑双硬酯酰胺。
[0013]
所述聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂，其结构式如下式(i)所示：
[0014][0015]
式中，n的取值为15～50。
[0016]
上述聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂的反应流程及制备方法如下：
[0017][0018]
上述聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂的制备方法如下：
[0019]
1.先以甲苯为反应溶剂，三乙胺为缚酸剂，在四三苯基磷钯[pd(pph
3
)
4
]的催化下，(4-碘代苯基)苯基膦酸与1,4-二丙烯酰基哌嗪发生heck偶联反应，然后，在醋酸锑的催化下，将heck偶联反应得到的产物与乙二醇在0.15～0.40mpa，180～200℃下进行酯化反应，当酯化率达到80％时停止反应，得到氮磷阻燃剂。
[0020]
所述氮磷阻燃剂，其结构式如下：
[0021][0022]
其中，1,4-二丙烯酰基哌嗪、(4-碘代苯基)苯基膦酸、三乙胺、四三苯基磷钯、乙二醇与醋酸锑的投料摩尔比为1:2.2～2.5:3～4:7.7～8.8:1.5～2:0.1～0.4％。
[0023]
2.将端羧基聚苯乙烯加入支口烧瓶中，加入四氢呋喃溶解，升温至70～80℃，滴加socl
2
进行酰氯化化反应；n
2
保护下，以吡啶为缚酸剂，甲苯为溶剂，将氮磷阻燃剂与端羧基
聚苯乙烯酰氯化产物进行酯化反应，得到聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂。
[0024]
其中，端羧基聚苯乙烯、socl
2
与氮磷阻燃剂的摩尔比为1:5:10。
[0025]
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
[0026]
(1)本发明提供一种氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫，通过在聚丙烯分子链上接枝氮磷阻燃剂，使聚丙烯分子具有阻燃性。
[0027]
(2)本发明提供了一种氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫，阻燃分子与共价键的形式与聚苯乙烯结合，克服了将阻燃剂以物理混合方法添加入聚丙烯基材，阻燃剂与聚合物相容性差，阻燃剂易流失问题。
[0028]
(3)氮磷阻燃剂的引入使聚苯乙烯具有优良的力学性能。
附图说明
[0029]
图1为聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂的核磁氢谱图。
具体实施方式
[0030]
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0031]
实施例1
[0032]
称取三乙胺(3.0mmol)、三(邻甲基苯基)磷钯(8.0mmol)、(4-碘代苯基)苯基膦酸(2.5mmol)加入150ml支口烧瓶中，抽充n
2
三次，n
2
保护下，加入50ml无水甲苯，加热至50℃搅拌反应2h后，继续升温至85℃，将1,4-二丙烯酰基哌嗪(1.0mmol)溶于甲苯缓慢滴加至上述反应体系中，于1h内滴完后，搅拌反应12h后，冷却至40℃，趁热过滤，取滤液减压蒸馏得到粗产物；加入等体积乙酸乙酯重新溶解，用1mol/l盐酸水溶液洗涤萃取3遍，取有机相减压蒸馏得heck偶联产物；将得到的heck偶联产物和乙二醇(2.0mmol)投入反应釜中，并加入醋酸锑(0.0008mmol)，n
2
保护下，控制反应压力在0.40mpa，在200℃下进行酯化反应，当酯化率为80.6％时停止反应，得到氮磷阻燃剂，产率76.7％。
[0033]
实施例2
[0034]
将端羧基聚苯乙烯(1.0mmol)和20ml无水四氢呋喃thf加入50ml支口烧瓶中，待反应温度升到70℃后，缓慢滴加socl
2
(5.0mmol)，滴加完毕反应3h，结束反应后，减压蒸馏除去socl
2
和thf，得到端羧基聚苯乙烯酰氯化产物。
[0035]
将氮磷阻燃剂(10.0mmol)加入到50ml schlenk瓶中，抽充氮气三次后，n
2
保护下，一次性注射器加入30ml无水甲苯，升温至70℃，待氮磷阻燃剂完全溶解后注射入1ml吡啶，搅拌30min后，滴加上述溶于甲苯的端羧基聚苯乙烯酰氯化产物，升温至80℃继续反应3h，产物冷却到室温，经甲苯/甲醇不断溶解/沉淀循环两次后，真空45℃下烘干至恒重，得到氮磷阻燃聚苯乙烯，产率为79.4％。
[0036]
实施例3
[0037]
按重量份的组分组成：100质量份聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为
5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。
[0038]
实施例4
[0039]
按重量份的组分组成：90质量份聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。
[0040]
实施例5
[0041]
按重量份的组分组成：80质量份聚苯乙烯接枝氮磷阻燃剂，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。
[0042]
对比例1
[0043]
按重量份的组分组成：100质量份聚苯乙烯，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。
[0044]
对比例2
[0045]
按重量份的组分组成：90质量份聚苯乙烯，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。
[0046]
对比例3
[0047]
按重量份的组分组成：80质量份聚苯乙烯，10质量份增韧剂，2质量份复合抗氧剂，3质量份润滑剂、3质量份其他助剂各物料在高速混合机中混合，升温至110℃，混炼10分钟；将混炼好的物料开片、出片，送入成型设备中进行预成型，成型压力为5mpa，18s后取出；将片料加到预热的模具中，于平板硫化机上150℃温度下加压至6mpa，保压10min，去压发泡，冷却至常温。
[0048]
极限氧指数测试：所用仪器为英国rs公司的ftaii(1600)型极限氧指数仪，测试标准gb/t 2406.2-2009，样条规格100mm
×
6mm
×
3mm，一组5-10条，测试前将样条置于温度23
±
2℃，湿度50
±
5％环境下调节88h以上。
[0049]
ul-94垂直燃烧测试：所用仪器为江宁分析仪器厂的czf-5a水平垂直燃烧测定仪进行ul-94垂直燃烧测试，样条规格为125mm
×
13mm
×
3.2mm，一组5-10条，测试标准是ul94isbn 0-7629-0082-2。测试前将样条置于温度23
±
2℃，湿度50
±
5％环境下调节48h以上。
[0050]
断裂伸长率和拉伸强度按国标gb/t 6344-2008测定。
[0051]
冲击回弹率按gb/t 6670-1997测定。
[0052]
表1为氮磷阻燃聚苯乙烯泡沫的阻燃性能和力学性能测试结果。
[0053][0054]
从表1可以看出，本发明在聚丙烯聚合物链间接枝具有阻燃效果的有机小分子能明显提高聚苯乙烯的阻燃性能和力学性能。
[0055]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除