專利名稱：一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚酯成炭劑的制備方法。
背景技術(shù)：
聚酯是聚合物材料的重要品種，可加工成纖維、薄膜和塑料制品。聚酯纖維是合成纖維的重要品種，主要用于穿著；聚酯薄膜強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好，且具有良好的耐化學(xué)和介電性能，常用作支持體，廣泛用于制作各種磁帶和磁卡；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，聚酯塑料也已越來越多地用于汽車的殼體、保險杠、方向盤、要求耐沖擊的體育器材、電器制品、浴缸、防彈護(hù)甲、船身和優(yōu)異的建筑材料。隨著聚酯材料在民用建筑、家居用品、電子電器等領(lǐng)域的應(yīng)用，對其安全性能，特別是阻燃性能提出更高的要求。目前用于聚酯阻燃改性的阻燃劑主要是鹵系化合物。然而，含氯、溴的阻燃材料在燃燒時易放出具有刺激性和腐蝕性的鹵化氫氣體，在環(huán)保意識愈來愈強(qiáng)烈的今天，鹵素阻燃劑的應(yīng)用將逐漸受到限制。可膨脹石墨是目前應(yīng)用最成功的一種物理型膨脹阻燃劑，它具備適宜的初始膨脹溫度( 200°C )，并能在500°C前達(dá)到最大膨脹體積，且膨脹后的石墨層具有良好的耐熱性，較低的導(dǎo)熱系數(shù)。長期以來，可膨脹石墨一直廣泛使用在密封材料領(lǐng)域，直到20世紀(jì)90年代以后，在阻燃領(lǐng)域中的應(yīng)用才得到重視和研究。然而由于可膨脹石墨表面惰性，難以在聚酯基體中及其聚合物溶液中有效 分散，進(jìn)而限制了可膨脹石墨在阻燃領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決可膨脹石墨表面惰性，難以在聚酯基體中及其聚合物溶液中有效分散的問題，而提供一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法。一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，具體是按照以下步驟制備的:一、將天然石墨粉分散在高氯酸/硝酸混合液中，再在溫度為50°C條件下進(jìn)行氧化與預(yù)膨脹處理，得到表面帶有羧基的可膨脹石墨，其中天然石墨粉與高氯酸/硝酸混合液的質(zhì)量比為2: 50 200;二、將步驟一得到的可膨脹石墨與二氯亞砜混合均勻，然后在溫度為20°C 120°C條件下保持Imin 360min，再真空干燥處理，得到酰氯化可膨脹石墨，其中步驟一得到的可膨脹石墨與二氯亞砜的質(zhì)量比為I 10: 90 99 ;三、將質(zhì)量濃度為0.05% 5.0%的多羥基籠型聚倍半硅氧烷氯仿溶液加入到步驟二得到的酰氯化可膨脹石墨的氯仿溶液中，然后在溫度為20°C 100°C條件下保持IOmin 480min，再真空干燥處理，得到OH-POSS/可膨脹石墨共聚物，其中酰氯化可膨脹石墨的氯仿溶液的質(zhì)量濃度為0.05% 2%，OH-POSS/可膨脹石墨共聚物中OH-POSS與可膨脹石墨的質(zhì)量比為0.01 2 ;四、將步驟三得到的OH-POSS/可膨脹石墨共聚物和聚酯環(huán)狀單體放入氯仿中，在溫度為30°C 110°C條件下保持Ih 24h，再真空干燥處理，得到一種石墨基阻燃聚酯成炭劑，其中步驟三得到的OH-POSS/可膨脹石墨共聚物與聚酯環(huán)狀單體的質(zhì)量比為I 5: 95 99。本發(fā)明采用聚倍半硅氧烷(POSS)為媒介，將羥基引入至可膨脹石墨表面，進(jìn)而實現(xiàn)其與聚酯的原位共縮聚，實現(xiàn)石墨成碳劑在聚酯中的均勻分散。與傳統(tǒng)石墨成炭劑的制備方法相比，本發(fā)明具有合成簡單，分散性好，易于大規(guī)模制備等優(yōu)點，而且在使用過程中遷移速率小，杜絕了聚酯材料在使用過程因阻燃劑遷移帶來的起霜現(xiàn)象。本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明得到的石墨基阻燃聚酯成炭劑與聚酯基體有非常好的相容性，這極大的降低了使用過程中成炭劑在聚酯基體中的遷移，杜絕了因成炭劑遷移導(dǎo)致的起霜現(xiàn)象；2、本發(fā)明將POSS與膨脹石墨進(jìn)行化學(xué)鍵結(jié)合，顯著的提高了二者協(xié)同阻燃能力；3、本發(fā)明制備方法簡單，成本低，合成所需溶劑單一，易于回收與利用，有利于規(guī)?；a(chǎn)，因此有非常好的應(yīng)用前景。本發(fā)明用于制備的石墨基阻燃聚酯成炭劑。
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實施方式
，還包括各具體實施方式
之間的任意組合。
具體實施方式
一:本實施方式一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，具體是按照以下步驟制備的:一、將天然石墨粉分散在高氯酸/硝酸混合液中，再在溫度為50°C條件下進(jìn)行氧化與預(yù)膨脹處理，得到表面帶有羧基的可膨脹石墨，其中天然石墨粉與高氯酸/硝酸混合液的質(zhì)量比為2: 50 200;二、將步驟一得到的可膨脹石墨與二氯亞砜混合均勻，然后在溫度為20°C 120°C條件下保持Imin 360 min，再真空干燥處理，得到酰氯化可膨脹石墨，其中步驟一得到的可膨脹石墨與二氯亞砜的質(zhì)量比為I 10: 90 99 ;三、將質(zhì)量濃度為0.05% 5.0%的多羥基籠型聚倍半硅氧烷氯仿溶液加入到步驟二得到的酰氯化可膨脹石墨的氯仿溶液中，然后在溫度為20°C 100°C條件下保持IOmin 480min，再真空干燥處理，得到OH-POSS/可膨脹石墨共聚物，其中酰氯化可膨脹石墨的氯仿溶液的質(zhì)量濃度為0.05% 2%，OH-POSS/可膨脹石墨共聚物中OH-POSS與可膨脹石墨的質(zhì)量比為0.01 2 ;四、將步驟三得到的OH-POSS/可膨脹石墨共聚物和聚酯環(huán)狀單體放入氯仿中，在溫度為30°C 110°C條件下保持Ih 24h，再真空干燥處理，得到一種石墨基阻燃聚酯成炭劑，其中步驟三得到的OH-POSS/可膨脹石墨共聚物與聚酯環(huán)狀單體的質(zhì)量比為I
5: 95 99。本實施方式的有益效果是:1、本實施方式得到的石墨基阻燃聚酯成炭劑與聚酯基體有非常好的相容性，這極大的降低了使用過程中成炭劑在聚酯基體中的遷移，杜絕了因成炭劑遷移導(dǎo)致的起霜現(xiàn)象；2、本實施方式將POSS與膨脹石墨進(jìn)行化學(xué)鍵結(jié)合，顯著的提高了二者協(xié)同阻燃能力；3、本實施方式制備方法簡單，成本低，合成所需溶劑單一，易于回收與利用，有利于規(guī)模化生產(chǎn)，因此有非常好的應(yīng)用前景。
具體實施方式
二:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟一中高氯酸/硝酸混合液中高氯酸與硝酸的體積比為30: 70。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟一中天然石墨粉與高氯酸/硝酸混合液的質(zhì)量比為2: 55 190。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟二中在溫度為30°C 110°C條件下保持IOmin 300min。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟二中可膨脹石墨與二氯亞砜的質(zhì)量比為2 8: 100。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟三中多羥基籠型聚倍半娃氧燒氯仿溶液的質(zhì)量濃度為1.0% 4.0%。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七:本實施方式與具體實施方式
一不同的是:步驟三中聚酯環(huán)狀單
體為聚酯環(huán)狀單體結(jié)構(gòu)為
權(quán)利要求
1.一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，其特征在于一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，具體是按照以下步驟制備的: 一、將天然石墨粉分散在高氯酸/硝酸混合液中，再在溫度為50°c條件下進(jìn)行氧化與預(yù)膨脹處理，得到表面帶有羧基的可膨脹石墨，其中天然石墨粉與高氯酸/硝酸混合液的質(zhì)量比為2: 50 200 ; 二、將步驟一得到的可膨脹石墨與二氯亞砜混合均勻，然后在溫度為20°C 120°C條件下保持Imin 360min，再真空干燥處理，得到酰氯化可膨脹石墨，其中步驟一得到的可膨脹石墨與二氯亞砜的質(zhì)量比為I 10: 90 99 ; 三、將質(zhì)量濃度為0.05% 5.0%的多羥基籠型聚倍半硅氧烷氯仿溶液加入到步驟二得到的酰氯化可膨脹石墨的氯仿溶液中，然后在溫度為20°C 100°C條件下保持IOmin 480min，再真空干燥處理，得到OH-POSS/可膨脹石墨共聚物，其中酰氯化可膨脹石墨的氯仿溶液的質(zhì)量濃度為0.05% 2%，OH-POSS/可膨脹石墨共聚物中OH-POSS與可膨脹石墨的質(zhì)量比為0.01 2 ； 四、將步驟三得到的OH-POSS/可膨脹石墨共聚物和聚酯環(huán)狀單體放入氯仿中，在溫度為30°C 110°C條件下保持Ih 24h，再真空干燥處理，得到一種石墨基阻燃聚酯成炭劑，其中步驟三得到的OH-POSS/可膨脹石墨共聚物與聚酯環(huán)狀單體的質(zhì)量比為I 5: 95 99。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，其特征在于步驟一中高氯酸/硝酸混合液中高氯酸與硝酸的體積比為30: 70。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，其特征在于步驟一中天然石墨粉與高氯酸/硝酸混合液的質(zhì)量比為2: 55 190。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，其特征在于步驟二中在溫度為30°C 110°C條件下保持IOmin 300min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，其特征在于步驟二中可膨脹石墨與二氯亞砜的質(zhì)量比為2 8:95。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，其特征在于步驟三中多羥基籠型聚倍半硅氧烷氯仿溶液的質(zhì)量濃度為1.0% 4.0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，其特征在于步驟三中聚酯環(huán)狀單體結(jié)構(gòu)為
全文摘要
一種石墨基阻燃聚酯成炭劑的制備方法，本發(fā)明涉及聚酯成炭劑的制備方法。本發(fā)明要解決可膨脹石墨表面惰性，難以在聚酯基體中及其聚合物溶液中有效分散的問題。方法一、制備表面帶有羧基的可膨脹石墨；二、制備酰氯化可膨脹石墨；三、制備OH-POSS/可膨脹石墨共聚物；四、得到一種石墨基阻燃聚酯成炭劑。本發(fā)明得到的石墨基阻燃聚酯成炭劑與聚酯基體有非常好的相容性，這極大的降低了使用過程中成炭劑在聚酯基體中的遷移，杜絕了因成炭劑遷移導(dǎo)致的起霜現(xiàn)象；本發(fā)明將POSS與膨脹石墨進(jìn)行化學(xué)鍵結(jié)合，顯著的提高了二者協(xié)同阻燃能力；本發(fā)明制備方法簡單，成本低。本發(fā)明用于制備的石墨基阻燃聚酯成炭劑。
文檔編號C08G63/695GK103193968SQ20131015879
公開日2013年7月10日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者黎俊, 黃玉東, 胡楨, 劉麗, 王立軍, 于洪濤, 趙錦豪 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)