【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于共聚酯材料及其制備和應用，具體的說，本專利技術涉及一類具有抗紫外、抗菌、陽離子可染、可自催化回收等多功能的阻燃抗熔滴共聚酯及其制備方法和應用。
技術介紹
1、熱塑性聚酯材料，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚丁二酸丁二醇酯(pbs)等，因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、力學性能、保形性、耐腐蝕、低氣體滲透率等優(yōu)點而被用做合成纖維、薄膜、瓶裝材料和工程塑料等。2021年我國聚酯材料的產(chǎn)量達到5000萬噸以上，具有十分龐大的生產(chǎn)能力和消費市場。但是聚酯也面臨著非常嚴峻的火安全問題，不僅容易燃燒，而且由于高溫下聚酯的熔體黏度和熔體強度低，成炭能力差，因此燃燒時還會產(chǎn)生大量的帶火熔滴，威脅生命和財產(chǎn)安全。近年來，火災事故頻發(fā)，高分子材料固有的易燃性極易引發(fā)火災，進而造成不可挽回的生命和財產(chǎn)損失。與此同時，在消防服、作戰(zhàn)服、軍用帳篷/篷蓋布、公共場所紡織品等特殊領域，除了對聚酯材料具有阻燃要求，還對其抗菌性、抗紫外、高性能強度等性能具有迫切的需求。因此，集阻燃抗熔滴和功能化于一體的聚酯材料是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重大需求。
2、目前聚酯材料的阻燃功能化主要是通過織物后整理、物理共混、化學共聚的方式實現(xiàn)。織物后整理這種方法工藝簡單，成本相對較低，但往往存在功能不持久、不耐水洗、不耐磨、手感差等問題。物理共混的方法，則由于各種助劑在聚酯基材中易遷移且分散性差，容易對聚酯的力學性能和可紡性造成嚴重破壞。而通過化學共聚實現(xiàn)阻燃和功能化的研究報道極少，但該方法可以在較大程度上保留聚酯自身良好的可紡性和力學
3、此外，特別值得一提的是，隨著聚酯材料的廣泛使用，每年都有大量聚酯材料在使用后被廢棄，其中大部分的廢舊聚酯材料(如廢舊聚酯纖維紡織品)被焚燒和填埋了，不僅浪費了大量的自然資源，也造成了環(huán)境的污染。與此同時，具有功能性和阻燃性的聚酯材料由于添加了相應的功能助劑或者阻燃劑，例如，阻燃劑雖然會通過吸收熱量、抑制自由基燃燒鏈反應或產(chǎn)生不燃氣體等方式在高溫下(或聚合物燃燒時)實現(xiàn)阻燃，但也會給聚酯材料的回收利用帶來了諸多問題和困難，如這些阻燃反應會在廢舊聚酯的化學/物理回收(通常在高溫下)過程中發(fā)生，從而導致不需要的副反應和雜質(zhì)。其次，焚燒含有阻燃劑的高分子材料會加劇有毒有害氣體的釋放，尤其是含鹵素阻燃劑，因燃燒時會釋放出鹵化氫和二惡英，嚴重危害健康和生態(tài)環(huán)境。因此，如何制備更加環(huán)保的又可回收的多功能阻燃抗熔滴聚酯，對于保證生命安全和資源循環(huán)再利用具有重要意義。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種多功能的阻燃抗熔滴共聚酯。
2、本專利技術的另一目的是提供制備上述多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法。
3、本專利技術的再一目的是提供上述多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的應用。
4、本專利技術提供的多功能的阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于該共聚酯是由下述ⅰ、ⅱ、ⅲ或者ⅰ、ⅱ、ⅲ、iv表示的結構單元組成：
5、
6、式中，r1表示亞芳基或者c2～c16亞烷基；
7、
8、式中，r2表示亞芳基或者c2～c16亞烷基；
9、
10、
11、式中，r3、r4為羰基、o原子或a為2～12的整數(shù)，r3、r4相同或不相同；x1、x2、x3、x4為h原子、甲基、c2～c16的烷基、氰基、羥基、羥乙基、羥丙基、羥丁基、甲氧基乙基、甲氧基、環(huán)己基、芐基或苯基中的任一種，x1、x2、x3、x4可相同或不相同；x5、x6、x7、x8為甲基、c2～c16的烷基、羥乙基、羥丙基、羥丁基、甲氧基乙基、甲氧基、環(huán)己基、芐基或苯基中的任一種，x5、x6、x7、x8可相同或不相同；
12、
13、式中，r5、r6為羰基、o原子或a為2～12的整數(shù)，r5、r6相同或不相同；r7為c1～c12的烷基、芳基或芐基，r8為c1～c8的亞烷基或亞芳基；y1為o原子或s原子；m為金屬原子li、na、k、mg、cu、ca、mn、co、ni、ba、fe、cs、ag或zn中的任一種，n為1～3的整數(shù)；x9、x10為h原子、甲基、c2～c16的烷基、氰基、羥基、羥乙基、羥丙基、羥丁基、甲氧基乙基、甲氧基、環(huán)己基、芐基或苯基中的任一種，x9、x10可相同或不相同。
14、其中，當結構單元[ⅲ]為式a-w的結構時，[ⅲ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～99％，[ⅳ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～99％；當結構單元[ⅲ]為式x的結構時，[ⅲ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～0.99％，[ⅳ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～99％。
15、上述多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的特性黏數(shù)[η]為0.20～2.00dl/g；極限氧指數(shù)為23～55.0％；垂直燃燒等級為v-2～v-0級；對400nm～320nm紫外線的屏蔽率為1～100％；金黃色葡萄球菌抗菌率為1～99％；拉伸強度為50～110mpa。
16、上述多功能的阻燃抗熔滴共聚酯中，當[ⅲ]為式a-w的結構時，該共聚酯中優(yōu)選[ⅲ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％，優(yōu)選[ⅳ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％；當[ⅲ]為式x的結構時，該共聚酯中優(yōu)選[ⅲ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～0.99％，優(yōu)選[ⅳ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％。
17、上述多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的特性黏數(shù)[η]為0.30～1.80dl/g；極限氧指數(shù)為24.0～45.0％；垂直燃燒等級為v-2～v-0級；對400nm～320nm紫外線的屏蔽率為5～100％；金黃色葡萄球菌抗菌率為5～99％；拉伸強度為55～100mpa。
18、本專利技術提供的制備上述共聚酯的方法，該方法是將二元酸或二元酸酯化物和二元醇的聚酯單體、催化劑按常規(guī)配比，采用常規(guī)的直接酯化法或酯交換法進行酯化后，經(jīng)過縮聚反應制備而成，其特征在于：在酯化反應前或酯化反應后縮聚前，在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～99％的結構單元[ⅲ]中a-w單體，或者在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～99％的結構單元[ⅲ]中a-w單體和0.1～99％的結構單元[iv]中的單體；或在酯化反應前或酯化反應后縮聚前，在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1％～0.99％的結構單元[ⅲ]中x單體，或者在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～0.99％的結構單元[ⅲ]中x單體和0.1～99％的結構單元[iv]中的單體。
19、上述制備方法中優(yōu)選加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～40％的結構單元[ⅲ]的a-w單體，或者加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～40％的結構單元[ⅲ]的a-w單體和0.1～40％的結構單元[iv]的單體；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種多功能的阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于該共聚酯是由下述Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或者Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV表示的結構單元組成：
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能的阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于當[Ⅲ]為式A-W的結構時，該共聚酯中[Ⅲ]的結構單元數(shù)為[Ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％，[Ⅳ]的結構單元數(shù)為[Ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％；當[Ⅲ]為式X的結構時，該共聚酯中[Ⅲ]的結構單元數(shù)為[Ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～0.99％，[Ⅳ]的結構單元數(shù)為[Ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％，且該多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的特性黏數(shù)[η]為0.30～1.80dL/g；極限氧指數(shù)為24.0～45.0％；垂直燃燒等級為V-2～V-0級；對400nm～320nm紫外線的屏蔽率為5～100％；金黃色葡萄球菌抗菌率為5～99％；拉伸強度為55～100MPa。
3.一種制備權利要求1所述的多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法，該方法是將二元酸或二元酸酯化物和二元醇的聚酯單體、催化劑按常規(guī)配比，采用常規(guī)的直接酯化法或酯交換法進行酯化后，經(jīng)過縮聚反應制備而成，其特征在于：在酯化反應前或酯化反應后縮聚前，在
4.根據(jù)權利要求3所述的制備多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法，該方法中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～40％的結構單元[Ⅲ]的A-W單體，或者加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～40％的結構單元[Ⅲ]的A-W單體和0.1～40％的結構單元[IV]的單體；或加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～0.99％的結構單元[Ⅲ]的X單體，或者加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～0.99％的結構單元[Ⅲ]的X單體和0.1～40％的衍生自結構單元[IV]的單體。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的制備多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法，該方法中所用的結構單元[Ⅲ]的單體為以下結構通式A’-X’中的至少一種：
6.根據(jù)權利要求5所述的制備多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法，該方法中所用的結構單元[III]和結構單元[IV]的單體中的酯基基團為一元醇酯化后的甲酯基團或乙酯基團，或為多元醇酯化后的乙二醇酯基團、丙二醇酯基團、丁二醇酯基團、戊二醇酯基團、丙三醇酯基團或季戊四醇酯基團中的任一種。
7.根據(jù)權利要求3或4所述的制備多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法，該方法中所用的催化劑為鍺系催化劑、鈦系催化劑、銻系催化劑、鋁系催化劑、錫系催化劑等催化劑中的至少一種。
8.根據(jù)權利要求5所述的制備多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法，該方法中所用的催化劑為鍺系催化劑、鈦系催化劑、銻系催化劑、鋁系催化劑、錫系催化劑等催化劑中的至少一種。
9.一種權利要求1所述的多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的應用，該應用是將其用于纖維、無紡布、工程塑料、膜材料、容器材料、自修復材料、形狀記憶材料或3D打印材料領域，或
...【技術特征摘要】
1.一種多功能的阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于該共聚酯是由下述ⅰ、ⅱ、?；蛘撷 ⅱⅰⅱ！v表示的結構單元組成：
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能的阻燃抗熔滴共聚酯，其特征在于當[ⅲ]為式a-w的結構時，該共聚酯中[ⅲ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％，[ⅳ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％；當[ⅲ]為式x的結構時，該共聚酯中[ⅲ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～0.99％，[ⅳ]的結構單元數(shù)為[ⅰ]的結構單元數(shù)的0.1～40％，且該多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的特性黏數(shù)[η]為0.30～1.80dl/g；極限氧指數(shù)為24.0～45.0％；垂直燃燒等級為v-2～v-0級；對400nm～320nm紫外線的屏蔽率為5～100％；金黃色葡萄球菌抗菌率為5～99％；拉伸強度為55～100mpa。
3.一種制備權利要求1所述的多功能的阻燃抗熔滴共聚酯的方法，該方法是將二元酸或二元酸酯化物和二元醇的聚酯單體、催化劑按常規(guī)配比，采用常規(guī)的直接酯化法或酯交換法進行酯化后，經(jīng)過縮聚反應制備而成，其特征在于：在酯化反應前或酯化反應后縮聚前，在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～99％的結構單元[ⅲ]中a-w單體，或者在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～99％的結構單元[ⅲ]中a-w單體和0.1～99％的結構單元[iv]中的單體；或在酯化反應前或酯化反應后縮聚前，在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1％～0.99％的結構單元[ⅲ]中x單體，或者在反應體系中加入按聚酯單體中二元酸或二元酸酯化物的摩爾數(shù)計為0.1～0.99％的結構單元[ⅲ]中x單體和0.1～99％的結構單元[iv]中...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王玉忠，陳琳，郭巖，張華昱，張磊，范麗霞，鄭冠祺，馮熙媛，汪秀麗，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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