一种新型阻燃剂及高温阻燃透明聚碳酸酯树脂的制作方法

1.本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种新型阻燃剂及高温阻燃透明聚碳酸酯树脂。


背景技术：

2.聚碳酸酯(pc)具有优良的透光性，冲击韧性，尺寸稳定性及一定的阻燃性能。广泛应用于电子，电器、航空航天、汽车等行业。
3.随着各行业的日益发展，对聚碳酸酯阻燃性能的要求愈发严格，pc在燃烧过程中会产生大量的滴落物和浓烟，造成严重危害。因此要满足高阻燃性能的要求，进一步提高其阻燃性能以适应不同领域的使用要求是当前的研究重点。
4.通常选用添加阻燃剂的方式来改善聚合物的阻燃性能。但一些阻燃剂的加入不仅会对材料的性能造成影响，且燃烧过程中产生有毒有害物质，对环境造成污染，且部分复配阻燃体系虽可以有效提高材料的阻燃性，但是各组分与基材的相容性，各组分之间的相容性较差，严重影响复合材料的综合性能。因此通过分子设计合成出含有不同阻燃元素的高效阻燃剂可以明显改善上述问题带来的影响，进一步提高材料的阻燃性能。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新型耐高温阻燃透明聚碳酸酯树脂及其制备方法，该方法是由(r)-3,3＇-二-9-菲基-1,1＇-联萘酚膦酰氯与2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪发生取代反应，脱去hcl分子，得到一种同时含有磷，氮元素的新型阻燃剂，引入多苯基稠环结构，使得该阻燃剂不仅具有良好的阻燃效果，更赋予其优异的耐高温性能和热氧化稳定性，将其加入到聚碳酸酯树脂当中制备出一种综合性能优良的阻燃透明聚碳酸酯树脂。
6.为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种新型阻燃剂，同时含有磷，氮元素，并引入多苯基稠环结构；其分子结构式为式(1)所示
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式(1)中基团r结构式为
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进一步，所述的新型阻燃剂由2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、三乙胺，甲苯、(r)-3,3＇-二-9-菲基-1,1＇-联萘酚膦酰氯制备而成。
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进一步，所述的(r)-3,3＇-二-9-菲基-1,1＇-联萘酚膦酰氯与三乙胺摩尔比为1：(2～4)。
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进一步，所述的2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪与(r)-3,3＇-二-9-菲基-1,1＇-联萘酚膦酰氯摩尔比为1：(1～4)。
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进一步，所述的2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪与甲苯的配比为：1g：(20～40ml)。
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本发明的第二方面提供一种如上所述新型阻燃剂的制备方法：在装有冷凝回流装置的四口烧瓶中加入2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、三乙胺，甲苯，常温下搅拌使其充分溶解，将(r)-3,3＇-二-9-菲基-1,1＇-联萘酚膦酰氯缓慢加入到反应体系中，n2保护，低温5～10℃条件下发生反应，反应时间为1～3h，反应结束后对粗产物进行过滤、洗涤、干燥，最终得到固体粉末；此反应过程如下：
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本发明的第三方面提供一种包含如上所述的新型阻燃剂的新型耐高温阻燃透明聚碳酸酯树脂，按质量百分比计，由聚碳酸酯80％-99％，新型阻燃剂1％-20％制备而成。
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本发明的第四方面提供一种新型耐高温阻燃透明聚碳酸酯树脂制备方法如下：将新型阻燃剂、聚碳酸酯树脂在120℃下干燥4-6h，将干燥后的聚碳酸酯树脂与阻燃剂按照比例混合均匀，加入到双螺杆挤出机中，在220℃-280℃条件下进行挤出、牵引、造粒，干燥制
备得到阻燃透明聚碳酸酯树脂材料。
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本发明的有益效果：
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(1)本发明中阻燃剂通过2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪，(r)-3,3＇-二-9-菲基-1,1＇-联萘酚膦酰氯反应制备得到的，反应条件温和，反应过程容易控制。
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(2)该阻燃剂分子中引入多苯环结构，具有良好的热稳定性，耐候性能等。因此其制备所得的聚碳酸酯树脂耐高温性能、耐候性能、力学强度等均有明显的改善。
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(3)相比于传统阻燃剂，本发明采用的阻燃剂含有氮、磷等元素，同时发挥氮、磷系阻燃优势，阻燃效果良好，对透光率影响较小，燃烧过程中不会向环境释放有毒有害气体，满足无卤、低毒、低烟的阻燃需求以及当前绿色环保的要求。
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(4)解决了阻燃剂复配体系各组分与基体树脂相容性差的问题。
具体实施方式
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下面用实例来对本发明作进一步说明，但本发明绝不局限于这些实案例。
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实施例1
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阻燃剂的合成：在装有冷凝回流装置的四口烧瓶中加入3.74g 2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、16.2g三乙胺，100ml甲苯，将30g(r)-3,3＇-二-9-菲基-1,1＇-联萘酚膦酰氯缓慢加入到反应体系中，n2保护，10℃的条件下发生反应。反应结束后对粗产物进行过滤、洗涤、干燥，最终得到阻燃剂固体粉末。
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实施例2-6为阻燃透明聚碳酸酯树脂的制备方法，具体步骤如下所述：
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(1)将聚碳酸酯树脂在120℃条件下干燥4h，按表1中配方的配比，将原料混合均匀，加入到双螺杆挤出机进行熔融共混挤出。其中双螺杆挤出机各区温度为260℃-280℃，挤出后进行牵引、造粒、干燥得到阻燃透明聚碳酸酯树脂。
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(2)将所得阻燃透明聚碳酸酯树脂利用注塑机注塑成厚度为2.0mm的样条。
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其中，聚碳酸酯树脂重均分子量为32000，lg化学生产；
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实施例2-6中各组分的重量百分比如表1所示。
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性能测试按相应的标准测试(见表2)。
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性能测试结果见表3，表4。
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表1实施例2-6以及对比例的配方组成(质量百分比)
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原料实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6聚碳酸酯树脂98％96％94％92％90％阻燃剂2％4％6％8％10％
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表2测试标准
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项目单位测试条件测试标准拉伸强度mpa50mm/mingb/t 1040.1-2018断裂伸长率％50mm/mingb/t 1040.1-2018冲击强度kj/m2/gb/t 1843-2008ul942.0mm//透光率％/gb/t 2410-2008
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表3实施例2-6及对比例中聚碳酸酯力学性能，阻燃性能测试
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表4实施例2-6中聚碳酸酯空气条件下热失重测试数据
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试样t-5％(℃)t-50％(℃)实施例2429482实施例3435492实施例4441502实施例5448508实施例6458510
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从表3，4性能测试结果可知，该阻燃剂制备的聚碳酸酯在保证其光学性能的基础上，力学强度及热稳定性能均有所改善。
[0044]
本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。