专利名称：结构型阻燃塑料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种结构型阻燃塑料的制备方法。主要采用聚羟甲基芳烷基酚的低聚物与双氰胺在碱催化下进行反应获得胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂，此种树脂制成的塑料具有优良的阻燃性能、力学性能、耐热性能并具有良好的工艺性能。
背景技术：
由于火灾的危害性甚大，故阻燃问题早已为人们所重视，高分子聚合物的应用已普及到了国民经济的各个领域，如电器电缆、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剂，较多数的阻燃剂中均含有卤素，燃烧时放出卤化氢气体对人体有毒害并有强烈的窒息作用。多数的阻燃剂在燃烧时常伴有浓烟，有碍救援时的能见度。后来人们注意到了研制低毒副作用，低烟的阻燃剂新品种，但是这些阻燃剂的加入还难以克服使聚合物耐热性能和力学性能下降，工艺性变差等缺点。故研究低毒副作用的结构型阻燃聚合物是重要的发展方向之一。可以根据分子设计使制出的结构型阻燃聚合物能满足所期望的使用性能和工艺性能的要求。
发明内容
为避免现有技术的不足之处，本发明提出一种结构型阻燃塑料(或称本质阻燃塑料)的制备方法，所制得的胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂属于低毒副作用、低烟雾的结构型阻燃聚合物，结构中不含卤素，热解及燃烧时无窒息性，且具有优良的阻燃性能，力学性能、耐热性能和工艺性能，能适用于航空、电器、建筑材料等部门使用。
本发明的技术特征在于先将聚芳烷基酚制得聚羟甲基芳烷基酚树脂，然后将聚羟甲基芳烷基酚生成胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂，再将胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂制成结构型阻燃塑料。
将聚芳烷基酚制得聚羟甲基芳烷基酚树脂的方法是在具有搅拌装置、回流冷凝器和换热装置的反应器中依次加入工业乙醇，工业丙酮，再加入粉碎后的聚芳烷基酚，搅拌并加热至50～55℃使其全部溶解，然后加入甲醛和酸性催化剂，加热至70～75℃反应4小时，即制得聚羟甲基芳烷基酚树脂。
上述加入的聚芳烷基酚100～110份，工业乙醇126～138份，工业丙酮54～59份，浓度为37％的甲醛33～50份和酸性催化剂2～2.2份。
采用聚芳烷基酚为原料在酸性催化剂的催化下，与甲醛反应制得聚羟甲基芳烷基酚树脂，此种树脂含有大量的芳核、氮原子和羟基在热解和燃烧时生成大量的芳构型碳，在表面形成疏松的炭层结构，会阻碍热量辐射和抑制可燃气态物的生成。氮原子在热解过程中生成氮气和氨气，羟基在热解过程中产生水蒸汽，这些都具有显著的阻燃作用，且由于减少了挥发性产物的生成从而降低了发烟量。
本发明首先其反应如下 式中n＝4～7。
将聚羟甲基芳烷基酚生成胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂的方法是对上述制得的反应物料聚羟甲基芳烷基酚树脂进行减压蒸馏，蒸出乙醇、丙酮及水分等物质后，趁热放料至65～75℃的热水中洗至中性，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；将干燥后的聚羟甲基芳烷基酚树脂加于上述之反应器中，依次加入工业乙醇、工业丙酮，搅拌溶解均匀，再加入双氰胺，升温至70～75℃，在碱性催化剂催化下反应3～4小时，得到合成的胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂。
上述加入的聚羟甲基芳烷基酚树脂130～140份，工业乙醇180～193份、工业丙酮60～65份，双氰胺25～40份，碱性催化剂2～2.2份。
聚羟甲基芳烷基酚在碱性催化剂的催化下与双氰胺进行反应生成胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂，其反应如下
当羟甲基聚芳烷基酚与双氰胺进行反应后，羟甲基的特征吸收区1000～1050cm-1明显减弱，说明羟甲基参与了反应同时在红外图谱中可以明显地观察到标识酰胺基团存在的特征吸收区域，图中1600～1700cm-1是C＝O伸缩振动形式的酰胺I谱带，1500～1600cm-1是N-H弯曲振动形成的酰胺II谱带。胺化聚羟甲基芳烷基酚的红外光谱图见图2。
将胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂制成结构型阻燃塑料的方法是将合成的胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂加于混合器中，再依次添加六次甲基四胺，硬脂酸锌、沉淀法白炭黑，无碱玻璃纤维，混合、浸渍均匀；将混合、浸渍好的塑料晾置24小时，再在真空度为600～650mmHg下于40～50℃干燥至水分及挥发物含量不大于6％为止，即得结构型阻燃塑料胺化聚羟甲基芳烷基酚塑料，该塑料特别适宜于模压成型制备的制品。
上述加入的胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂50～60份，六次甲基四胺2～3.5份，硬脂酸锌3份、沉淀法白炭黑10～15份，无碱玻璃纤维30～35份。
模压成型的工艺条件为压制前在100～110℃下预热处理10～15分钟，压制温度为170±5℃，压制压强为35～40MPa，压制时间为3min/mm，后烘处理160℃/2hr+180℃/2hr+200℃/2hr。
测试得该塑料的阻燃性能氧指数为53，垂直燃烧级别为FV-0级。
图1实施例示意2胺化聚羟甲基芳烷基酚的红外光谱
具体实施例方式现结合附图2对本发明作进一步描述实施例1(实施例中的份数均为重量份)1、在具有搅拌装置、回流冷凝器和换热装置的反应器中加入126份工业乙醇，54份工业丙酮，再加入粉碎后的聚芳烷基酚100份，搅拌并加热至50～55℃使其全部溶解，然后加入浓度为37％的甲醛33～50份和2份酸性催化剂，加热至70～75℃反应4小时，即制得聚羟甲基芳烷基酚树脂；2、对上述反应物料进行减压蒸馏，蒸出乙醇、丙酮及水分等物质后，趁热放料至65～75℃的热水中洗至中性，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、将干燥后的聚羟甲基芳烷基酚树脂130份加于上述之反应器中，加入工业乙醇180份、工业丙酮60份，搅拌溶解均匀，再加入双氰胺25～40份，升温至70～75℃，在2份碱性催化剂催化下反应3～4小时，然后进行减压蒸馏，至蒸出物为60份并用醋酸中和至中性。放料后取出按净树脂计为50～60份并加于混合器中，再添加六次甲基四胺2～3.5份，硬脂酸锌3份、沉淀法白炭黑10～15份，无碱玻璃纤维30～35份，混合、浸渍均匀；4、将混合、浸渍好的塑料晾置24小时，再在真空度为600～650mmHg下于40～50℃干燥至水分及挥发物含量不大于6％为止，即得结构型阻燃塑料胺化聚羟甲基芳烷基酚塑料。
5、如要制得结构型阻燃塑料制品，则应再进行模压成型，其成型条件为100～110℃下预热10～15分钟，压制温度为170±5℃，压制压强为35～40MPa，压制时间为3min/mm。
6、后烘处理条件为160℃/2hr+180℃/2hr+200℃/2hr。
塑料的阻燃性能据测试达氧指数为53，垂直燃烧级别为FV-0级。
权利要求
1.一种结构型阻燃塑料的制备方法，其特征在于先将聚芳烷基酚制得聚羟甲基芳烷基酚树脂，然后将聚羟甲基芳烷基酚生成胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂，再将胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂制成结构型阻燃塑料。
2.根据权利要求1所述的结构型阻燃塑料的制备方法，其特征在于将聚芳烷基酚制得聚羟甲基芳烷基酚树脂的方法是在具有搅拌装置、回流冷凝器和换热装置的反应器中依次加入工业乙醇，工业丙酮，再加入粉碎后的聚芳烷基酚，搅拌并加热至50～55℃使其全部溶解，然后加入甲醛和酸性催化剂，加热至70～75℃反应4小时，即制得聚羟甲基芳烷基酚树脂。
3.根据权利要求2所述的结构型阻燃塑料的制备方法，其特征在于上述加入的聚芳烷基酚100～110份，工业乙醇126～138份，工业丙酮54～59份，浓度为37％的甲醛33～50份和酸性催化剂2～2.2份。
4.根据权利要求1或2所述的结构型阻燃塑料的制备方法，其特征在于将聚羟甲基芳烷基酚生成胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂的方法是对上述制得的反应物料聚羟甲基芳烷基酚树脂进行减压蒸馏，蒸出乙醇、丙酮及水分等物质后，趁热放料至65～75℃的热水中洗至中性，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；将干燥后的聚羟甲基芳烷基酚树脂加于上述之反应器中，依次加入工业乙醇、工业丙酮，搅拌溶解均匀，再加入双氰胺，升温至70～75℃，在碱性催化剂催化下反应3～4小时，得到合成的胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂。
5.根据权利要求4所述的结构型阻燃塑料的制备方法，其特征在于上述加入的聚羟甲基芳烷基酚树脂130～140份，工业乙醇180～193份、工业丙酮60～65份，双氰胺25～40份，碱性催化剂2～2.2份。
6.根据权利要求1或3所述的结构型阻燃塑料的制备方法，其特征在于将胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂制成结构型阻燃塑料的方法是将合成的胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂加于混合器中，再依次添加六次甲基四胺，硬脂酸锌、沉淀法白炭黑，无碱玻璃纤维，混合、浸渍均匀；将混合、浸渍好的塑料晾置24小时，再在真空度为600～650mmHg下于40～50℃干燥至水分及挥发物含量不大于6％为止，即得结构型阻燃塑料胺化聚羟甲基芳烷基酚塑料。
7.根据权利要求6所述的结构型阻燃塑料的制备方法，其特征在于上述加入的胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂50～60份，六次甲基四胺2～3.5份，硬脂酸锌3份、沉淀法白炭黑10～15份，无碱玻璃纤维30～35份。
全文摘要
本发明涉及一种结构型阻燃塑料的制备方法，特征在于采用胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂为该结构型阻燃塑料的基体树脂。其制备方法为首先采用聚芳烷基酚与甲醛进行反应制得聚羟甲基芳烷基酚树脂，然后再与双氰胺进行反应制得结构型阻燃树脂胺化聚羟甲基芳烷基酚树脂。用该树脂与添加剂六次甲基四胺、硬脂酸锌、沉淀法白炭黑及无碱玻璃纤维等充分浸渍和干燥后即制得结构型阻燃塑料胺化聚羟甲基芳烷基酚塑料。其氧指数可达53，垂直燃烧级别为FV－0级。
文档编号C08K7/14GK1680488SQ20041002601
公开日2005年10月12日 申请日期2004年4月7日 优先权日2004年4月7日
发明者黄英, 郑亚萍, 谭卫红, 高月静, 李郁忠 申请人:西北工业大学