用于PET阻燃的聚季戊四醇磷酸酯的合成

【作者】 郭增山； 王栋； 刘克忠； 朱长进；

【机构】 北京理工大学化工与环境学院；

【摘要】 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维制品具有高强度、耐拉伸、耐收缩、易染色等特点,而且化学性质稳定,因而被广泛应用于织物、工程塑料等领域。然而由于其易燃且燃烧中会产生熔滴,使它的应用受到一定的限制,已引起人们的广泛关注。目前主要有三种方法用于PET制品的阻燃:1．采用反应型阻燃单体与PET 共聚;2．在PET加工过程中加入阻燃剂;3．对PET成品进行阻燃处理。其中方法二与其它方法比较具有操作方便和价格便宜等优点,因而被广泛应用于PET的阻燃。有机磷系阻燃剂是一类阻燃性能优越的阻燃剂,它在高温下能够形成炭层,覆盖在聚合物的表面,具有隔热隔氧的效果,而且具有环境友好性,因而备受人们的青睐。其中磷酸酯类阻燃剂具有资源丰富、品种多、价格低廉等优点,已被广泛应用于PU、PP、HIPS、PC、ABS、 PET等材料的阻燃,但是作为添加型阻燃剂,目前使用的磷酸酯多为液体,耐热性差,挥发性大,易迁移,相容性差,且阻燃剂的含磷量与阻燃效果大体成正比,这些缺点在一定程度上限制了它的应用。因此,开发耐热及相容性好的、不易迁移且便于使用的高相对分子质量的固体型聚磷酸酯阻燃剂成为磷系阻燃剂今后发展的一个方向。在此基础上,为了解决PET的易燃性及燃烧中的熔滴问题,本文设计合成了一种具有相对分子质量大、无吸湿、耐热性好、无卤等特点的阻燃剂聚季戊四醇磷酸酯,合成原理如图1所示。以季戊四醇、三氯氧磷为原料,采用无溶剂法首先合成了季戊四醇二磷酸酯二磷酰氯(PDD),n(季戊四醇):n(三氯氧磷)=1:5, 收率为84％;然后以PDD和对苯二酚为原料,乙腈为溶剂,三乙胺为缚酸剂,在氮气氛围下合成了低聚阻燃剂聚季戊四醇磷酸酯,n(PDD):n(对苯二酚)=1:1,收率为79％。采用红外光谱、磷潜、热重分析和差示扫描最热法对聚合物的结构和热行为分别进行了表征和研究。结果表明,该聚合物具有较高的玻璃态转变温度 (Tg=231℃),聚合物质量损失5％时的温度为301℃,当聚合物被加热到600℃时,其炭残留物的质量分数为 46．4％。更多还原