一种聚酯弹性体材料及其制备方法与流程

本发明属于阻燃，具体涉及一种聚酯弹性体材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚酯弹性体是一类含有聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物，兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，软硬度可调，设计自由，是热塑性弹性体中倍受关注的新品种。

2、聚酯弹性体具有机械强度高、弹性好、抗冲击、耐蠕变、耐寒、耐弯曲疲劳性、耐油、耐化学药品和溶剂侵蚀等优点，具有良好的加工性，并可填充、增强及合金化改性，在汽车零部件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域得到了广泛的应用。

3、但是聚酯弹性体属于可燃材料，因而限制了其在一些领域的使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚酯弹性体材料及其制备方法，本发明提供的聚酯弹性体材料具有较高的力学性能和较高的阻燃性能。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种聚酯弹性体材料，具有式i所示结构：

4、

5、式i中：x基团包括以下结构式中的任意一种：

6、

7、

8、x基团中的x为2～4的整数；

9、式i中：y基团的结构式为：

10、y基团中的y为4～10的整数；

11、式i中：z基团包括以下结构式中的任意一种：

12、

13、z基团中的z为22～114的整数；

14、式i中：n为4～20的整数，k为4～30的整数。

15、优选的，z基团由数均分子量为1000、2000、3000、4000或5000的聚乙二醇或者由数均分子量为1000、2000、3000、4000或5000的聚丁二醇得到。

16、本发明提供了上述技术方案所述的聚酯弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：

17、将有机磷阻燃剂、二元醇和第一催化剂混合进行酯化反应，得到酯化产物；所述有机磷系阻燃剂包括ddp、dpdpo、bcppo、cempo或ceppa；所述二元醇的结构式如式ii所示：

18、式ii中的x为2～4的整数；

19、将所述酯化产物进行第一缩聚反应，得到聚酯链段产物；

20、将所述聚酯链段产物、软段化合物、脂肪族二元酸和第二催化剂混合进行第二缩聚反应，得到所述式i所示结构的聚酯弹性体材料；所述软段化合物的结构式如式iii-1或式iii-2所示：

21、式iii-1或式iii-2中的z为22～114的整数；

22、所述脂肪族二元酸的结构式如式iv所示：

23、式iv中的y为4～10的整数。

24、优选的，所述有机磷阻燃剂和二元醇的摩尔比为1:2～4；所述脂肪族二元酸和有机磷阻燃剂的摩尔比为1:4～20。

25、优选的，所述第一催化剂包括钛酸四丁酯和/或乙二醇锑；所述第一催化剂的用量占所述有机磷系阻燃剂质量的20～200ppm。

26、优选的，所述酯化反应的温度为200～260℃；时间为1～4h；压力为0.3～0.6mpa；所述酯化反应在搅拌的条件下进行，搅拌的转速为50～200r/min，所述酯化反应在保护气体气氛中进行，所述保护气体包括氮气和/或惰性气体。

27、优选的，所述第一缩聚反应的温度为260～280℃，时间为1～3h；所述第一缩聚反应在真空条件下进行，真空度为200～2000pa。

28、优选的，所述聚酯链段产物和所述软段化合物的摩尔比为1：0.2～4。

29、优选的，所述第二催化剂包括钛酸四丁酯和/或乙二醇锑；所述第二催化剂的用量占所述聚酯链段产物和所述软段化合物总质量的20～200ppm。

30、优选的，所述第二缩聚反应的温度为260～280℃，时间为1～3h；所述第二缩聚反应在真空条件下进行，真空度为10～200pa。

31、本发明提供了一种聚酯弹性体材料，具有式i所示结构。本发明提供的聚酯弹性体材料是一种以阻燃聚酯链段为硬段的聚酯弹性体材料，其中阻燃聚酯链段为以酯键链接的阻燃剂单元，既能作为弹性体的硬段，本身又具有很好的阻燃性能，从而发挥阻燃作用，同时本发明利用z基团(聚乙二醇或聚丁二醇)作为软段，形成嵌段结构的聚酯弹性体材料。由此，本发明提供的聚酯弹性体材料具有较高的力学性能和较高的阻燃性能。且本发明提供的聚酯弹性体材料，属于本质阻燃材料，还具有良好的耐候性与耐迁移性能。由实施例的检测结果表明：依据标准gb/t2406.2-2009《塑料燃烧性能-氧指数法》，本发明提供的聚酯弹性体材料的极限氧指数在33％～38％；按照astm d3801-2010《在垂直位置下固体塑料的比较燃烧特性测定的标准试验方法》进行垂直燃烧测试，本发明提供的聚酯弹性体材料的垂直燃烧测试达ul 94v-0等级；根据gb/t 2411-2008《塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)》进行测试，本发明提供的聚酯弹性体材料硬度为20-60d；按照iso527-1：2012《塑料片材和薄膜拉伸性能测试》标准进行力学性能测试，本发明提供的聚酯弹性体材料的断裂强度为20～40mpa，断裂伸长率为400％～1000％。

32、本发明提供了上述技术方案所述的聚酯弹性体材料的制备方法。本发明采用酯化反应和两步缩聚反应，得到具有较高的弹性和较高的阻燃性能的聚酯弹性体材料，本发明提供的制备方法简单易行，适宜工业化生产。

技术特征：

1.一种聚酯弹性体材料，其特征在于，具有式i所示结构：

2.根据权利要求1所述的聚酯弹性体材料，其特征在于，z基团由数均分子量为1000、2000、3000、4000或5000的聚乙二醇或者由数均分子量为1000、2000、3000、4000或5000的聚丁二醇得到。

3.权利要求1或2所述的聚酯弹性体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机磷阻燃剂和二元醇的摩尔比为1:2～4；所述脂肪族二元酸和有机磷阻燃剂的摩尔比为1:4～20。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述第一催化剂包括钛酸四丁酯和/或乙二醇锑；所述第一催化剂的用量占所述有机磷系阻燃剂质量的20～200ppm。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为200～260℃；时间为1～4h；压力为0.3～0.6mpa；所述酯化反应在搅拌的条件下进行，搅拌的转速为50～200r/min，所述酯化反应在保护气体气氛中进行，所述保护气体包括氮气和/或惰性气体。

7.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述第一缩聚反应的温度为260～280℃，时间为1～3h；所述第一缩聚反应在真空条件下进行，真空度为200～2000pa。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚酯链段产物和所述软段化合物的摩尔比为1：0.2～4。

9.根据权利要求3或8所述的制备方法，其特征在于，所述第二催化剂包括钛酸四丁酯和/或乙二醇锑；所述第二催化剂的用量占所述聚酯链段产物和所述软段化合物总质量的20～200ppm。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二缩聚反应的温度为260～280℃，时间为1～3h；所述第二缩聚反应在真空条件下进行，真空度为10～200pa。

技术总结
本发明属于阻燃技术领域，具体涉及一种聚酯弹性体材料及其制备方法。本发明提供了一种聚酯弹性体材料，具有式I所示结构。本发明提供的聚酯弹性体材料是一种以阻燃聚酯链段为硬段的聚酯弹性体材料，其中阻燃聚酯链段为以酯键链接的阻燃剂单元，既能作为弹性体的硬段，本身又具有很好的阻燃性能，从而发挥阻燃作用，同时本发明利用Y基团(聚乙二醇或聚丁二醇)作为软段，形成嵌段结构的聚酯弹性体材料。由此，本发明提供的聚酯弹性体材料具有较高的力学性能和较高的阻燃性能。且本发明提供的聚酯弹性体属于本质阻燃材料，具有良好的耐候性与耐迁移性能。

技术研发人员：刘可,吕汪洋,陈文兴
受保护的技术使用者：现代纺织技术创新中心（鉴湖实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27