一種具阻燃的聚酯彈性體材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明有關(guān)于一種具阻燃的聚酯彈性體材料，尤指新的阻燃聚酯彈性體組成結(jié) 構(gòu)，主要是有別于直接添加過量的阻燃劑的方式來達到阻燃效果。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚酯彈性體（Thermoplastic ester elastomer)是一種非常重要的工程塑料，廣 泛應(yīng)用在各種工業(yè)領(lǐng)域，然而易燃性和熔融滴落限制了一定程度上的應(yīng)用。
[0003] 因此，阻燃聚酯彈性體（TPEE)是一個迫切需要解決的問題，并已獲得很大的關(guān)注。 含鹵素的化合物被廣泛用作阻燃產(chǎn)品，盡管效果佳，但由于燃燒時產(chǎn)生戴奧辛（Dioxin)等 環(huán)境問題，因此鹵素化合物不得不被替換下場，磷化合物是很好的替代品，與傳統(tǒng)的鹵素系 化合物相比，在燃燒過程中釋放較少的有毒氣體和煙霧。
[0004] 因應(yīng)全球化的環(huán)境政策，世界各國紛紛針對環(huán)保法制定出相關(guān)產(chǎn)品法規(guī)，如歐盟 26國針對高度環(huán)境危害物質(zhì)使用制定了 RoHS(Restriction of Hazardous Substances)限 用有害物質(zhì)，如含鉛、鎘、汞、六價鉻以及特殊溴化難燃劑如多溴聯(lián)苯（PBB)及多溴聯(lián)苯醚 (PBDE)等有害物質(zhì)于3C產(chǎn)品，為了符合所制定的環(huán)保法規(guī)，環(huán)保3C產(chǎn)品已開發(fā)出高水平的 相關(guān)替代產(chǎn)品，包含機殼材料、PCB板、連接器等，唯獨線材包含連接線、電源線、USB細線及 訊號傳輸線材等未能達到成熟的產(chǎn)品水平。
[0005] 目前市面上難燃TPEE材料制備方法，大多以添加阻燃劑為改質(zhì)的方式，透過螺桿 制程來進行配方設(shè)計及改質(zhì)以達到阻燃特性，包含Dupont-Hytrel及DSM-Anitel熱塑性 聚酯彈性體產(chǎn)品，整個材料組成系統(tǒng)是以PBT-Type TPEE為主要材料再加入阻燃配方設(shè)計 來達到阻燃效益，但在配方設(shè)計上仍然有鹵素的組成，難符合環(huán)保法規(guī)的要求，且阻燃配方 除了成本高外，需要大量添加阻燃添加劑難維持材料物性強度及無法避免表面浮出等產(chǎn)品 缺陷。
[0006] -般阻燃聚酯彈性體是透過阻燃配方設(shè)計來達成，以美國US8415415專利為例， 是利用一般無阻燃性的聚酯彈性體（如圖1所示），加入含磷化合物或含磷寡聚體做為組成 配方（如圖2所示），添加量約為10?30wt%，可達到V2阻燃指標，隨著其它熱安定劑的組 成設(shè)計可以達到熱老化性質(zhì)測試，這類的制程方法需要添加大量的阻燃添加劑會造成材料 物性大幅下降，也可能在熱塑加工過程造成阻燃劑裂解及產(chǎn)品表面有添加劑浮出等問題。
[0007] 故，發(fā)明人提出一種反應(yīng)型難燃劑的共聚合方式，提出一種新的阻燃聚酯彈性體 組成結(jié)構(gòu)，主要是有別于直接添加過量的阻燃劑的方式來達到阻燃效果，此方式可以由本 質(zhì)型改質(zhì)來提高彈性體材料阻燃性，可以改善單純配方改質(zhì)所造成材料成本過高、物性強 度不佳及小分子浮出等問題，技術(shù)中以熔融聚合反應(yīng)來進行聚合生產(chǎn)制程，以符合放大量 產(chǎn)的技術(shù)制程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具阻燃的聚 酯彈性體材料，利用共聚合聚酯彈性體反應(yīng)方式，合成新的聚酯彈性體結(jié)構(gòu)組成，其中包 含：乙二醇、對苯二甲酸、磷系阻燃單體及聚四氫夫喃等結(jié)構(gòu)單體組成，利用熔融聚縮合的 方式進行聚合反應(yīng)，達到高聚合度的高分子材料，過程中直接在反應(yīng)聚合制程中，導(dǎo)入阻燃 劑結(jié)構(gòu)使其與高分子結(jié)構(gòu)形成鍵結(jié)，使其可賦予材料難燃特性亦可提高物性強度維持率， 當中調(diào)整最佳反應(yīng)組成比例及反應(yīng)制程參數(shù)來達到高機械物性及高阻燃性的材料特性。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種具阻燃的聚酯彈性體 材料，其中包含：雙醇結(jié)構(gòu)、雙酸結(jié)構(gòu)、磷反應(yīng)單體及多元醇等單體組成，其特點是：其是經(jīng) 過下述反應(yīng)制成： 酯化預(yù)聚合反應(yīng)：單體包含雙酸結(jié)構(gòu)、雙醇結(jié)構(gòu)，硬段酯化醇/酸比例控制在1. 1? 2. 0之間，并于220?250°C下進行酯化脫水反應(yīng)，得到初步預(yù)聚酯物，酯化率> 90% ; 高溫熔融縮合反應(yīng)：完成聚酯單體酯化反應(yīng)后，預(yù)聚酯物進入熔融縮合反應(yīng)，依不同單 體設(shè)定適當?shù)木酆蠝囟?，若硬段組成為PET即單體為TPA與乙二醇時，聚合溫度為240? 260°C ;硬段組成為PBT即單體為TPA與丁二醇時，聚合溫度則為230?250°C，硬段含量為 70?50wt%、軟段多元醇含量占30?50wt%，磷系阻燃單體添加量為5000?20000ppm， 搭配抗氧化劑500?5000ppm與聚合觸媒50?20000ppm ; 合成嵌段阻燃聚酯共聚物，酯化段取乙二醇及對苯二甲酸摩爾比1. 3,分別為210g及 432g，于240°C氮氣背壓3公斤下進行酯化，達理論出水量后將酯化預(yù)聚物轉(zhuǎn)移至聚合反 應(yīng)槽中并加入250ppm的觸媒TBT、200ppm的sb203及2000ppm的抗氧化劑B-561、8000ppm 的反應(yīng)型磷系阻燃單體70g、軟段PTMG333g與硬段的重量比例為40/60,聚合反應(yīng)溫度為 250°C并抽真空進行聚縮合反應(yīng)，反應(yīng)至攪拌功率達到200瓦以上，以氮氣破真空后將產(chǎn)物 排入水中冷卻切粒再干燥封存。
【附圖說明】
[0010] 圖1是已知無阻燃性聚酯彈性體化學(xué)式示意圖。
[0011] 圖2是已知阻燃的組成配方示意圖。
[0012] 圖3是本發(fā)明的化學(xué)式。
【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明是利用反應(yīng)性含磷化合物以反應(yīng)共具的方式，制備具有阻燃效果的聚酯彈 性體材料，制成手法以熔融聚合為材料開發(fā)技術(shù)，聚酯原料及聚酯酯化反應(yīng)； 本發(fā)明的化學(xué)式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種具阻燃的聚酯彈性體材料，其中包含：雙醇結(jié)構(gòu)、雙酸結(jié)構(gòu)、磷反應(yīng)單體及多元 醇等單體組成，其特征在于：其是經(jīng)過下述反應(yīng)制成： 酯化預(yù)聚合反應(yīng)：單體包含雙酸結(jié)構(gòu)、雙醇結(jié)構(gòu)，硬段酯化醇/酸比例控制在1. 1? 2. O之間，并于220?250°C下進行酯化脫水反應(yīng)，得到初步預(yù)聚酯物，酯化率> 90% ; 高溫熔融縮合反應(yīng)：完成聚酯單體酯化反應(yīng)后，預(yù)聚酯物進入熔融縮合反應(yīng)，依不同 單體設(shè)定適當?shù)木酆蠝囟?，若硬段組成為PET即單體為TPA與乙二醇時，聚合溫度為240? 260°C ;硬段組成為PBT即單體為TPA與丁二醇時，聚合溫度則為230?250°C，硬段含量為 70?50wt%、軟段多元醇含量占 30?50wt%，磷系阻燃單體添加量為5000?20000ppm， 搭配抗氧化劑500?5000ppm與聚合觸媒50?20000ppm ; 嵌段阻燃聚酯共聚物，酯化段取乙二醇及對苯二甲酸摩爾比1. 3,分別為210g及432g， 于240°C氮氣背壓3公斤下進行酯化，達理論出水量后將酯化預(yù)聚物轉(zhuǎn)移至聚合反應(yīng)槽中 并加入250ppm的觸媒TBT、200ppm的sb203及2000ppm的抗氧化劑B-561、8000ppm的反應(yīng) 型磷系阻燃單體70g、軟段PTMG333g與硬段的重量比例為40/60,聚合反應(yīng)溫度為250°C并 抽真空進行聚縮合反應(yīng)，反應(yīng)至攪拌功率達到200瓦以上，以氮氣破真空后將產(chǎn)物排入水 中冷卻切粒再干燥封存。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種具阻燃的聚酯彈性體材料，其特征在于，所述酯化預(yù)聚合 反應(yīng)的雙酸結(jié)構(gòu)、雙醇結(jié)構(gòu)分別為：間苯二甲酸與對苯二甲酸及乙二醇與丁二醇所實施。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種具阻燃的聚酯彈性體材料，其特征在于，所述阻燃的聚酯 彈性體材料合成，作為阻燃纖維、織物用品、電子密封膠、電氣外殼包裝、電線電纜、防火管 件及網(wǎng)絡(luò)光纖用品所實施。
【專利摘要】一種具阻燃的聚酯彈性體材料，利用共聚合聚酯彈性體反應(yīng)方式，合成新的聚酯彈性體結(jié)構(gòu)組成，其中包含：乙二醇、對苯二甲酸、磷系阻燃單體及聚四氫夫喃等結(jié)構(gòu)單體組成，利用熔融聚縮合的方式進行聚合反應(yīng)，達到高聚合度的高分子材料，過程中直接在反應(yīng)聚合制程中導(dǎo)入阻燃劑結(jié)構(gòu)使其與高分子結(jié)構(gòu)形成鍵結(jié)，使其可賦予材料難燃特性亦可提高物性強度維持率，當中調(diào)整最佳反應(yīng)組成比例及反應(yīng)制程參數(shù)來達到高機械物性及高阻燃性的材料特性。
【IPC分類】C08G63-78, C08G67-02, C08G63-692
【公開號】CN104558568
【申請?zhí)枴緾N201310476190
【發(fā)明人】郭紹儀, 嚴盛賢, 詹明朗, 林文仲
【申請人】力麗企業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月12日