专利名称：无卤素膨胀阻燃剂的制备方法及无卤素膨胀阻燃剂的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无卤素膨胀阻燃剂的制备方法及无卤素膨胀阻燃剂的应用。
背景技术：
以APP为基础的膨胀型阻燃体系已成为当前无卤阻燃材料研究中的热点，特别是在聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃塑料阻燃中，显示出其优越性。膨胀型阻燃体系需要必备三类物质脱水炭化催化剂(酸源)、成炭剂(碳源)和发泡剂(气源)。将他们与有机聚合物复配共混后，材料受热后表面形成炭质泡沫层，它不仅起到隔热、隔氧作用，并阻滞可燃性挥发物从表面上逸出和聚合物的熔融滴落现象。碳质泡沫层是物理阻火机理，致使逸出燃烧产物气体量及其毒性大大降低。现有的技术制备无卤素膨胀阻燃剂主要有下列三种方法(1)混合复配一般用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)、三聚氰胺焦磷酸盐(NMP)等磷酸盐物质兼顾酸源和气源；三聚氰胺及其三聚氰胺衍生物等物质作为气源；季戊四醇、多羟基化合物、尼龙、聚酯型聚氨酯等物质作为碳源；按照一定的比例混合，成为无卤素膨胀阻燃剂。中国专利CN101280086A公开的一种环保阻燃聚丙烯专用料，该材料添加35%的聚磷酸铵和季戊四醇组成的阻燃剂，垂直燃烧才达到UL94V0 ；美国专利US4966931公开了用三聚氰胺改性的聚磷酸铵和三聚氰胺作为聚丙烯和聚乙烯的阻燃剂；US5326805公开了聚磷酸铵和THEIC的衍生物构成的阻燃体系用于聚烯烃中，可获热稳定性能良好的阻燃材料。该方法的缺点(1)由于多羟基化合物水溶性大，与聚烯烃的相容性差，在高聚物中容易迁移和析出，放置一段时间后其阻燃性能大幅度下降甚至失去阻燃性能；( 尼龙或者聚氨酯作为碳源与具体性的相容性差，阻燃改性后的材料表观情况和力学性能较差； (3)虽然聚磷酸铵与多羟基化合物单体的分解温度都不错，但是其放置在一起，由于他们之间酯化过程的温度不超过200°C，导致其不能满足加工过程中温度的要求；(4)各个阻燃在发挥阻燃效果的时候，由于复配的原因，可能会导致局部的碳源、酸源和气源的比例出现波动，从而影响到整个阻燃体系的阻燃效率。(2)单一组份膨胀型阻燃剂单一组份膨胀型阻燃剂为同时具有酸源、碳源和气源的化合物。美国专利 US4154930公开了季戊四醇和三氯氧磷制备环状磷酸酯的三聚氰胺盐；US5321057公开了具有成碳作用的三嗪环的衍生物包裹聚磷酸铵制备单体膨胀型阻燃剂，其用于聚丙烯中阻燃效果能够达到UL94V0 ；CN1834138A公开了通过在相转移催化剂，聚磷酸铵和三嗪化合物在溶剂中制备单体膨胀型阻燃剂。该方法的缺点(1)环状磷酸酯的三聚氰胺盐其制备过程复杂，副反应多，收率低，并且成品的水溶性还是偏大，阻燃效果不高；( 三嗪衍生物与聚磷酸铵的单体阻燃剂制备过程复杂，并且需要用到大量的溶剂，对环境的影响大，成品阻燃剂的价格高。
发明内容
本发明针对现有膨胀型阻燃体系与聚烯烃的相容性差，在高聚物中容易迁移和析出，放置一段时间后其阻燃性能大幅度下降甚至失去阻燃性能；阻燃改性后的材料表观情况和力学性能较差；不能满足加工过程中温度的要求；由于复配的原因，可能会导致局部的碳源、酸源和气源的比例出现波动，从而影响到整个阻燃体系的阻燃效率。制备过程复杂，副反应多，收率低，并且成品的水溶性还是偏大，阻燃效果不高；制备过程中需要用到大量的溶剂，对环境的影响大，成品阻燃剂的价格高。本发明的目的是提供一种无卤素膨胀阻燃剂的制备方法。本发明所采取的技术方案是一种无卤素膨胀阻燃剂的制备方法，包括以下的步骤1)将五氧化二磷和磷酸氢二铵以1 1. 0-1. 1的摩尔比加入捏合器中，预热物料至100-300°C间，预热同时通入20-25m3/h的氨气；通氨30-40min ；然后持续通氨4_8h，氨气流量为8-15m3/h ；2)停止通氨气，并将温度保持在200-300 °C下0. 5_2h ；3)将含三嗪环的有机物加入捏合机中，其与上步得到的产物反应，控制捏合器中的反应温度为150-250°C，反应时间l_4h，含三嗪环的有机物的质量五氧化二磷与磷酸氢二铵的总质量=15-45 100 ；4)继续通氨气l_4h，氨气流量为4-8m3/h，冷却降温至室温后，即得到无卤素膨胀阻燃剂。所述的五氧化二磷为结晶H型。步骤1)中，五氧化二磷和磷酸氢二铵的摩尔比为1 1.0-1.1。所述的含三嗪环的有机物为结构式(1)、(2)、(3)所示的有机物中的一种
权利要求
1.一种无卤素膨胀阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以下的步骤1)将五氧化二磷和磷酸氢二铵以1 1.0-1.1的摩尔比加入捏合器中，预热物料至 100-300°c间，预热同时通入20-25m3/h的氨气；通氨30-40min ；然后持续通氨4_他，氨气流量为 8-15m3/h ；2)停止通氨气，并将温度保持在200-300°C下0.5-2h ；3)将含三嗪环的有机物加入捏合机中，其与上步得到的产物反应，控制捏合器中的反应温度为150-250°C，反应时间l_4h，含三嗪环的有机物的质量五氧化二磷与磷酸氢二铵的总质量=15-45 100 ；4)继续通氨气l_4h，氨气流量为4-8m3/h，冷却降温至室温后，即得到无卤素膨胀阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种无卤素膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的五氧化二磷为结晶H型。
3.根据权利要求1所述的一种无卤素膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于步骤1) 中，五氧化二磷和磷酸氢二铵的摩尔比为1 1.0-1.1。
4.根据权利要求1所述的一种无卤素膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的含三嗪环的有机物为结构式(1)、(2)、(3)所示的有机物中的一种
5.根据权利要求4所述的一种无卤素膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的 R” R2 为 H、C6H5, C6H40H、吗啡啉、哌啶、CyH2y-O-R3 中的一种，其中，1 彡 y 彡 8，R3 为 H、C「C8 的烷基、C2-C6的烯基中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种无卤素膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于所述的X 结构为⑷或者(5)，其中，结构式(5)中，2彡Z彡6，
7.如权利要求1的制备方法制备的一种无卤素膨胀阻燃剂在聚合物基体中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种无卤素膨胀阻燃剂的制备方法，包括以下的步骤1)将结晶H型的五氧化二磷和磷酸氢二铵以1:0.5-5的摩尔比加入捏合器中，预热物料至100-300℃间，预热同时通入20-25m3/h的氨气；通氨30-40min；然后持续通氨4-8h，氨气流量为8-15m3/h；2)停止通氨气，并将温度保持在200-300℃下0.5-2h；3)将含三嗪环的有机物加入捏合机中，其与上步得到的产物反应，控制捏合器中的反应温度为150-250℃，反应时间1-4h，含三嗪环的有机物的质量:五氧化二磷与磷酸氢二铵的总质量=15-45:100；4)继续通氨气1-4h，氨气流量为4-8m3/h，即得到无卤素膨胀阻燃剂。本发明的无卤素膨胀阻燃剂，制备工艺简单，无需用到任何溶剂。具有好的耐温性，优异的耐水性；与聚烯烃的相容性更好，阻燃性能更稳定。
文档编号C08L23/06GK102503902SQ20111032983
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者周侃, 李章武 申请人:普塞呋(清远)磷化学有限公司