一種具阻燃的聚酯彈性體材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明有關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 構，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】
[0002] 聚酯彈性體（Thermoplastic ester elastomer)是一種非常重要的工程塑料，廣 泛應用在各種工業(yè)領域，然而易燃性和熔融滴落限制了一定程度上的應用。
[0003] 因此，阻燃聚酯彈性體（TPEE)是一個迫切需要解決的問題，并已獲得很大的關注。 含鹵素的化合物被廣泛用作阻燃產品，盡管效果佳，但由于燃燒時產生戴奧辛（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)保法制定出相關產品法規(guī)，如歐盟 26國針對高度環(huán)境危害物質使用制定了 RoHS(Restriction of Hazardous Substances)限 用有害物質，如含鉛、鎘、汞、六價鉻以及特殊溴化難燃劑如多溴聯苯（PBB)及多溴聯苯醚 (PBDE)等有害物質于3C產品，為了符合所制定的環(huán)保法規(guī)，環(huán)保3C產品已開發(fā)出高水平的 相關替代產品，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的方式，透過螺桿 制程來進行配方設計及改質以達到阻燃特性，包含Dupont-Hytrel及DSM-Anitel熱塑性 聚酯彈性體產品，整個材料組成系統是以PBT-Type TPEE為主要材料再加入阻燃配方設計 來達到阻燃效益，但在配方設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品 缺陷。
[0006] -般阻燃聚酯彈性體是透過阻燃配方設計來達成，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 成設計可以達到熱老化性質測試，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品表面有添加劑浮出等問題。
[0007] 故，發(fā)明人提出一種反應型難燃劑的共聚合方式，提出一種新的阻燃聚酯彈性體 組成結構，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 質型改質來提高彈性體材料阻燃性，可以改善單純配方改質所造成材料成本過高、物性強 度不佳及小分子浮出等問題，技術中以熔融聚合反應來進行聚合生產制程，以符合放大量 產的技術制程。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對上述現有技術的不足，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方式，合成新的聚酯彈性體結構組成，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構單體組成，利用熔融聚縮合的 方式進行聚合反應，達到高聚合度的高分子材料，過程中直接在反應聚合制程中，導入阻燃 劑結構使其與高分子結構形成鍵結，使其可賦予材料難燃特性亦可提高物性強度維持率， 當中調整最佳反應組成比例及反應制程參數來達到高機械物性及高阻燃性的材料特性。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種具阻燃的聚酯彈性體 材料，其中包含：雙醇結構、雙酸結構、磷反應單體及多元醇等單體組成，其特點是：其是經 過下述反應制成： 酯化預聚合反應：單體包含雙酸結構、雙醇結構，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，得到初步預聚酯物，酯化率> 90% ; 高溫熔融縮合反應：完成聚酯單體酯化反應后，預聚酯物進入熔融縮合反應，依不同單 體設定適當的聚合溫度，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聚物轉移至聚合反 應槽中并加入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,聚合反應溫度為 250°C并抽真空進行聚縮合反應，反應至攪拌功率達到200瓦以上，以氮氣破真空后將產物 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)明的化學式。
【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明是利用反應性含磷化合物以反應共具的方式，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，聚酯原料及聚酯酯化反應； 本發(fā)明的化學式如下：
【主權項】
1. 一種具阻燃的聚酯彈性體材料，其中包含：雙醇結構、雙酸結構、磷反應單體及多元 醇等單體組成，其特征在于：其是經過下述反應制成： 酯化預聚合反應：單體包含雙酸結構、雙醇結構，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，得到初步預聚酯物，酯化率> 90% ; 高溫熔融縮合反應：完成聚酯單體酯化反應后，預聚酯物進入熔融縮合反應，依不同 單體設定適當的聚合溫度，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聚物轉移至聚合反應槽中 并加入250ppm的觸媒TBT、200ppm的sb203及2000ppm的抗氧化劑B-561、8000ppm的反應 型磷系阻燃單體70g、軟段PTMG333g與硬段的重量比例為40/60,聚合反應溫度為250°C并 抽真空進行聚縮合反應，反應至攪拌功率達到200瓦以上，以氮氣破真空后將產物排入水 中冷卻切粒再干燥封存。
2. 如權利要求1所述的一種具阻燃的聚酯彈性體材料，其特征在于，所述酯化預聚合 反應的雙酸結構、雙醇結構分別為：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 件及網絡光纖用品所實施。
【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方式，合成新的聚酯彈性體結構組成，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構單體組成，利用熔融聚縮合的方式進行聚合反應，達到高聚合度的高分子材料，過程中直接在反應聚合制程中導入阻燃劑結構使其與高分子結構形成鍵結，使其可賦予材料難燃特性亦可提高物性強度維持率，當中調整最佳反應組成比例及反應制程參數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