專利名稱：結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法。主要采用聚羥甲基芳烷基酚的低聚物與雙氰胺在堿催化下進(jìn)行反應(yīng)獲得胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，此種樹(shù)脂制成的塑料具有優(yōu)良的阻燃性能、力學(xué)性能、耐熱性能并具有良好的工藝性能。
背景技術(shù)：
由于火災(zāi)的危害性甚大，故阻燃問(wèn)題早已為人們所重視，高分子聚合物的應(yīng)用已普及到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如電器電纜、建筑材料、航空部件等均要求阻燃。普遍采取的方法是在聚合物中加入阻燃劑，較多數(shù)的阻燃劑中均含有鹵素，燃燒時(shí)放出鹵化氫氣體對(duì)人體有毒害并有強(qiáng)烈的窒息作用。多數(shù)的阻燃劑在燃燒時(shí)常伴有濃煙，有礙救援時(shí)的能見(jiàn)度。后來(lái)人們注意到了研制低毒副作用，低煙的阻燃劑新品種，但是這些阻燃劑的加入還難以克服使聚合物耐熱性能和力學(xué)性能下降，工藝性變差等缺點(diǎn)。故研究低毒副作用的結(jié)構(gòu)型阻燃聚合物是重要的發(fā)展方向之一?？梢愿鶕?jù)分子設(shè)計(jì)使制出的結(jié)構(gòu)型阻燃聚合物能滿足所期望的使用性能和工藝性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)型阻燃塑料(或稱本質(zhì)阻燃塑料)的制備方法，所制得的胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂屬于低毒副作用、低煙霧的結(jié)構(gòu)型阻燃聚合物，結(jié)構(gòu)中不含鹵素，熱解及燃燒時(shí)無(wú)窒息性，且具有優(yōu)良的阻燃性能，力學(xué)性能、耐熱性能和工藝性能，能適用于航空、電器、建筑材料等部門使用。
本發(fā)明的技術(shù)特征在于先將聚芳烷基酚制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，然后將聚羥甲基芳烷基酚生成胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，再將胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂制成結(jié)構(gòu)型阻燃塑料。
將聚芳烷基酚制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂的方法是在具有攪拌裝置、回流冷凝器和換熱裝置的反應(yīng)器中依次加入工業(yè)乙醇，工業(yè)丙酮，再加入粉碎后的聚芳烷基酚，攪拌并加熱至50～55℃使其全部溶解，然后加入甲醛和酸性催化劑，加熱至70～75℃反應(yīng)4小時(shí)，即制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂。
上述加入的聚芳烷基酚100～110份，工業(yè)乙醇126～138份，工業(yè)丙酮54～59份，濃度為37％的甲醛33～50份和酸性催化劑2～2.2份。
采用聚芳烷基酚為原料在酸性催化劑的催化下，與甲醛反應(yīng)制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，此種樹(shù)脂含有大量的芳核、氮原子和羥基在熱解和燃燒時(shí)生成大量的芳構(gòu)型碳，在表面形成疏松的炭層結(jié)構(gòu)，會(huì)阻礙熱量輻射和抑制可燃?xì)鈶B(tài)物的生成。氮原子在熱解過(guò)程中生成氮?dú)夂桶睔?，羥基在熱解過(guò)程中產(chǎn)生水蒸汽，這些都具有顯著的阻燃作用，且由于減少了揮發(fā)性產(chǎn)物的生成從而降低了發(fā)煙量。
本發(fā)明首先其反應(yīng)如下 式中n＝4～7。
將聚羥甲基芳烷基酚生成胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂的方法是對(duì)上述制得的反應(yīng)物料聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂進(jìn)行減壓蒸餾，蒸出乙醇、丙酮及水分等物質(zhì)后，趁熱放料至65～75℃的熱水中洗至中性，再在真空干燥箱中于600mmHg的真空度及45～50℃下干燥至基本恒重；將干燥后的聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂加于上述之反應(yīng)器中，依次加入工業(yè)乙醇、工業(yè)丙酮，攪拌溶解均勻，再加入雙氰胺，升溫至70～75℃，在堿性催化劑催化下反應(yīng)3～4小時(shí)，得到合成的胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂。
上述加入的聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂130～140份，工業(yè)乙醇180～193份、工業(yè)丙酮60～65份，雙氰胺25～40份，堿性催化劑2～2.2份。
聚羥甲基芳烷基酚在堿性催化劑的催化下與雙氰胺進(jìn)行反應(yīng)生成胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，其反應(yīng)如下
當(dāng)羥甲基聚芳烷基酚與雙氰胺進(jìn)行反應(yīng)后，羥甲基的特征吸收區(qū)1000～1050cm-1明顯減弱，說(shuō)明羥甲基參與了反應(yīng)同時(shí)在紅外圖譜中可以明顯地觀察到標(biāo)識(shí)酰胺基團(tuán)存在的特征吸收區(qū)域，圖中1600～1700cm-1是C＝O伸縮振動(dòng)形式的酰胺I譜帶，1500～1600cm-1是N-H彎曲振動(dòng)形成的酰胺II譜帶。胺化聚羥甲基芳烷基酚的紅外光譜圖見(jiàn)圖2。
將胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂制成結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的方法是將合成的胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂加于混合器中，再依次添加六次甲基四胺，硬脂酸鋅、沉淀法白炭黑，無(wú)堿玻璃纖維，混合、浸漬均勻；將混合、浸漬好的塑料晾置24小時(shí)，再在真空度為600～650mmHg下于40～50℃干燥至水分及揮發(fā)物含量不大于6％為止，即得結(jié)構(gòu)型阻燃塑料胺化聚羥甲基芳烷基酚塑料，該塑料特別適宜于模壓成型制備的制品。
上述加入的胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂50～60份，六次甲基四胺2～3.5份，硬脂酸鋅3份、沉淀法白炭黑10～15份，無(wú)堿玻璃纖維30～35份。
模壓成型的工藝條件為壓制前在100～110℃下預(yù)熱處理10～15分鐘，壓制溫度為170±5℃，壓制壓強(qiáng)為35～40MPa，壓制時(shí)間為3min/mm，后烘處理160℃/2hr+180℃/2hr+200℃/2hr。
測(cè)試得該塑料的阻燃性能氧指數(shù)為53，垂直燃燒級(jí)別為FV-0級(jí)。


圖1實(shí)施例示意2胺化聚羥甲基芳烷基酚的紅外光譜
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖2對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例1(實(shí)施例中的份數(shù)均為重量份)1、在具有攪拌裝置、回流冷凝器和換熱裝置的反應(yīng)器中加入126份工業(yè)乙醇，54份工業(yè)丙酮，再加入粉碎后的聚芳烷基酚100份，攪拌并加熱至50～55℃使其全部溶解，然后加入濃度為37％的甲醛33～50份和2份酸性催化劑，加熱至70～75℃反應(yīng)4小時(shí)，即制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂；2、對(duì)上述反應(yīng)物料進(jìn)行減壓蒸餾，蒸出乙醇、丙酮及水分等物質(zhì)后，趁熱放料至65～75℃的熱水中洗至中性，再在真空干燥箱中于600mmHg的真空度及45～50℃下干燥至基本恒重；3、將干燥后的聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂130份加于上述之反應(yīng)器中，加入工業(yè)乙醇180份、工業(yè)丙酮60份，攪拌溶解均勻，再加入雙氰胺25～40份，升溫至70～75℃，在2份堿性催化劑催化下反應(yīng)3～4小時(shí)，然后進(jìn)行減壓蒸餾，至蒸出物為60份并用醋酸中和至中性。放料后取出按凈樹(shù)脂計(jì)為50～60份并加于混合器中，再添加六次甲基四胺2～3.5份，硬脂酸鋅3份、沉淀法白炭黑10～15份，無(wú)堿玻璃纖維30～35份，混合、浸漬均勻；4、將混合、浸漬好的塑料晾置24小時(shí)，再在真空度為600～650mmHg下于40～50℃干燥至水分及揮發(fā)物含量不大于6％為止，即得結(jié)構(gòu)型阻燃塑料胺化聚羥甲基芳烷基酚塑料。
5、如要制得結(jié)構(gòu)型阻燃塑料制品，則應(yīng)再進(jìn)行模壓成型，其成型條件為100～110℃下預(yù)熱10～15分鐘，壓制溫度為170±5℃，壓制壓強(qiáng)為35～40MPa，壓制時(shí)間為3min/mm。
6、后烘處理?xiàng)l件為160℃/2hr+180℃/2hr+200℃/2hr。
塑料的阻燃性能據(jù)測(cè)試達(dá)氧指數(shù)為53，垂直燃燒級(jí)別為FV-0級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，其特征在于先將聚芳烷基酚制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，然后將聚羥甲基芳烷基酚生成胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，再將胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂制成結(jié)構(gòu)型阻燃塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，其特征在于將聚芳烷基酚制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂的方法是在具有攪拌裝置、回流冷凝器和換熱裝置的反應(yīng)器中依次加入工業(yè)乙醇，工業(yè)丙酮，再加入粉碎后的聚芳烷基酚，攪拌并加熱至50～55℃使其全部溶解，然后加入甲醛和酸性催化劑，加熱至70～75℃反應(yīng)4小時(shí)，即制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，其特征在于上述加入的聚芳烷基酚100～110份，工業(yè)乙醇126～138份，工業(yè)丙酮54～59份，濃度為37％的甲醛33～50份和酸性催化劑2～2.2份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，其特征在于將聚羥甲基芳烷基酚生成胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂的方法是對(duì)上述制得的反應(yīng)物料聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂進(jìn)行減壓蒸餾，蒸出乙醇、丙酮及水分等物質(zhì)后，趁熱放料至65～75℃的熱水中洗至中性，再在真空干燥箱中于600mmHg的真空度及45～50℃下干燥至基本恒重；將干燥后的聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂加于上述之反應(yīng)器中，依次加入工業(yè)乙醇、工業(yè)丙酮，攪拌溶解均勻，再加入雙氰胺，升溫至70～75℃，在堿性催化劑催化下反應(yīng)3～4小時(shí)，得到合成的胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，其特征在于上述加入的聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂130～140份，工業(yè)乙醇180～193份、工業(yè)丙酮60～65份，雙氰胺25～40份，堿性催化劑2～2.2份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，其特征在于將胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂制成結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的方法是將合成的胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂加于混合器中，再依次添加六次甲基四胺，硬脂酸鋅、沉淀法白炭黑，無(wú)堿玻璃纖維，混合、浸漬均勻；將混合、浸漬好的塑料晾置24小時(shí)，再在真空度為600～650mmHg下于40～50℃干燥至水分及揮發(fā)物含量不大于6％為止，即得結(jié)構(gòu)型阻燃塑料胺化聚羥甲基芳烷基酚塑料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，其特征在于上述加入的胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂50～60份，六次甲基四胺2～3.5份，硬脂酸鋅3份、沉淀法白炭黑10～15份，無(wú)堿玻璃纖維30～35份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的制備方法，特征在于采用胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂為該結(jié)構(gòu)型阻燃塑料的基體樹(shù)脂。其制備方法為首先采用聚芳烷基酚與甲醛進(jìn)行反應(yīng)制得聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂，然后再與雙氰胺進(jìn)行反應(yīng)制得結(jié)構(gòu)型阻燃樹(shù)脂胺化聚羥甲基芳烷基酚樹(shù)脂。用該樹(shù)脂與添加劑六次甲基四胺、硬脂酸鋅、沉淀法白炭黑及無(wú)堿玻璃纖維等充分浸漬和干燥后即制得結(jié)構(gòu)型阻燃塑料胺化聚羥甲基芳烷基酚塑料。其氧指數(shù)可達(dá)53，垂直燃燒級(jí)別為FV－0級(jí)。
文檔編號(hào)C08K7/14GK1680488SQ20041002601
公開(kāi)日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者黃英, 鄭亞萍, 譚衛(wèi)紅, 高月靜, 李郁忠 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)