提高塑料灼热丝引燃温度的组合物及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于高分子助剂领域，具体涉及一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物及其制备方法与应用。该组合物含有镁、铝、硅和磷四种元素与氧的化合物，是通过将铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C随机无规混合或将硅-氧化合物C分别包裹铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B，获得的包裹物再随机混合制备得到的。添加了该组合物的塑料与灼热丝接触后，接触界面会迅速形成多层的密实的阻隔层，有效阻止界面两边的热量和物质交换，从而可以使材料的灼热丝引燃温度和灼热丝可燃指数分别提升至800℃和900℃以上。本发明制备的组合物适合作为各类阻燃体系改性塑料的协效添加剂，所制备的改性塑料适用于电子电气部件制造领域。
【专利说明】提高塑料灼热丝引燃温度的组合物及其制备方法与应用【技术领域】
[0001]本发明属于高分子助剂领域，具体涉及一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物及其制备方法与应用。
【背景技术】[0002]进入21世纪以来，电子和电器设备朝着自动化、智能化和集成化的方向加速发展，为人们的生产、办公和生活带来极大的方便。然而，电子和电器设备有40%以上重量的部件由易燃的高分子绝缘材料组成(其中又以塑料居多)，给人们的生命安全构成了巨大火灾隐患，迫使世界各国的安全法规对电子和电器用塑料的阻燃要求越来越苛刻。多年来电子和电器设备产业一直执行美国UL94标准来评价电子和电器用塑料因被动着火的阻燃安全，但最近电子和电器设备内部塑料部件在使用过程中因接触不良、过载、短路而过热主动着火导致的火灾却频繁发生，欧盟国际电工协会(IEC)开始要求业界同时还执行更为严格的IEC60695灼热丝阻燃测试评价标准，IEC组织在IEC60335家用及类似电器安全标准中提出长期无人值守电器所使用塑料件的阻燃性能必须满足UL94V-0级和750°C灼热丝接触材料30秒内不起火或燃烧时间小于5秒，即灼热丝引燃温度(GWIT)大于750°C。对于连接器、接触开关、电机和断路器壳体等特定部件则还要求GWIT温度达到850°C和灼热丝可燃指数(GWFI)达到960°C。目前业内公认最为有效的溴锑阻燃体系虽然可以使塑料部件满足UL94V-0级(0.8~3.2mm)的阻燃评级，却会降低材料本身的GWIT值和GWFI值。我国是家电大国和用材大国，开发同时可被动阻燃和主动阻燃的高性能塑料成为我国电器产业、高分子产业急待解决的重大课题和研究热点。
[0003]业界经过长期的研究认为，单一策略的阻燃体系(如溴锑体系、氮磷体系、氢氧化物体系)无法同时达到UL94和IEC60335的要求，目前能够满足这两大要求的材料以专利文献报道为主，主要方法包括:(I)与高灼热丝耐受性的协效树脂共混，如中国专利200910027492在溴锑阻燃的玻纤增强聚对苯二甲酸丁二醇酯中加入前述的高GWIT协效树脂，使复合材料在3mm、l.5mm和0.75mm三个厚度水平上的GWIT均达到750 °C，满足国内外白色家电对非金属零部件的要求；(2)添加特种无机化合物协效，如中国专利201010140122发现，亚铬酸铜能在含锑化合物和有机溴化物阻燃的聚酯材料中起到某种特殊的催化作用，使材料不仅具有UL94V-0的阻燃等级、960°C的GWFI和大于775°C的GWIT，而且非常适合制造需注塑后再用激光直接成型的电路基片；(3)添加特种有机化合物协效，如中国专利201110166545发现核壳结构的有机硅硼化合物除了对聚碳酸酯有很好的增韧作用外，还对其有更高的阻燃作用，因为硅和硼元素在高温灼烧过程中会形成玻璃态化合物覆盖在材料表面，显示出优异的抑制火焰特性，添加5%以内的有机硅硼化合物即可是聚碳酸酯的GWIT大于等于850°C并通过130°C的球压测试和UL94V-0阻燃测试；(4)开发新的溴/硅复合阻燃剂，如中国专利201310025500公开了一种高灼热丝不起燃聚丙烯复合材料，其组成按重量份为聚丙烯100份、复配阻燃剂5~10份，其中复配阻燃剂组成按重量份为自由基引发剂5~10份、粒径小于2.86 μ m的磨碎玻璃纤维100份、微胶包裹的氢溴酸盐阻燃剂35~70份、硅酮聚合物10~30份、硬脂酸镁2~8份。所制备的聚丙烯复合材料具有优异的阻燃性能，能通过775V的GWIT和960°C的GWFI灼热丝测试，还具有轻质、拉伸强度大、无卤、低烟、无析出的特性。
[0004]然而从文献报道来看，现有技术存在两大问题:第一，某一提升GWIT温度的方法仅针对少数特定聚合物基材或配方体系有效，业界技术人员需要使用新的聚合物基材或配方体系时，必须花很大的时间和精力开发新的提升方法；第二，这些提升GWIT温度的协效添加剂大多用量较大，高添加量会影响原有配方材料的力学性能和加工性能，增加了成本，限制了业界技术人员对材料和制品的设计空间。业界急需一种对大多数聚合物基材或配方体系通用、能独立起作用、低添加量的提升GWIT温度的协效剂。
【发明内容】
[0005]本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物。
[0006]本发明的另一目的在于提供上述提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法。
[0007]本发明的再一目的在于提供上述提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的应用。
[0008]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0009]一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，含有镁、铝、硅和磷四种元素与氧的化合物；所述镁、铝、硅和磷四种元素与氧的化合物包括铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C ；
[0010]所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100:(20 ~80): (10 ~50)；
[0011]优选地，所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100: (40 ~60): (20 ~40)；
[0012]更优选地，所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为 100:50:36 ；
[0013]所述的铝-磷-氧化合物A指的是含有铝、磷、氧元素的具有阻燃功能化合物，为烷基次膦酸铝、磷酸二氢铝和磷酸铝中的一种或两种以上的混合物，优选二乙基次膦酸招;
[0014]所述的镁-氧化合物B是氧化镁的水合物,为沉淀法合成的氢氧化镁、水滑石和水镁石中的一种或两种以上的混合物，优选沉淀法合成的氢氧化镁；
[0015]所述的硅-氧化合物C是颗粒表面烧结温度较低的二氧化硅，为溶胶凝胶法合成的二氧化硅、低熔点的玻璃粉和气相法合成的二氧化硅中的一种或两种以上的混合物，优选溶胶凝胶法合成的二氧化硅；
[0016]所述的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物为均匀混合的松散粉体或由硅-氧化合物C分别包裹铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B形成的混合包裹物；
[0017]优选地，所述的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物为由硅-氧化合物C分别包裹铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B形成的混合包裹物；
[0018]所述提高塑料灼热丝引燃温度的组合物在塑料或阻燃塑料中的添加量为质量百分比2%~8% ；[0019]所述的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法，包含如下步骤:
[0020]( I )在正硅酸乙酯中加入体积分数为50%的乙醇溶液，搅拌升温至40°C，再搅拌2h，得到混合溶液；
[0021](II)在步骤(I )得到的混合溶液中加入质量百分数为10%的氨水，再加入铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B，继续搅拌2h后，静置，得到凝胶状混合物；
[0022](III)将步骤(II)得到的凝胶状混合物干燥粉碎后，高温处理即得到提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物为由硅-氧化合物C分别包裹铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B形成的混合包裹物；
[0023]或(I)将硅-氧化合物C与乙醇或丙酮混合配成质量浓度为20%的硅-氧化合物C的分散液；
[0024](2)将干态的铝-磷-氧化合物A加入高速混合装置中，在高速运转的状态下按质量[l*wA/ (wA+wB) ] /20%的量分批加入硅-氧化合物C的分散液，混合均匀后干燥除去溶剂，得到铝-磷-氧化合物A和硅-氧化合物C的混合物；
[0025](3)将干态的镁-氧化合物B加入高速混合装置中，在高速运转的状态下按质量[wc*wB/ (wA+wB) ] /20%的量分批加入硅-氧化合物C的分散液，混合均匀后干燥除去溶剂，得到镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的混合物；
[0026](4 )将铝-磷-氧化合物A和硅-氧化合物C的混合物、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的混合物在高速混合装置中按比例混合均匀，得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物；
[0027]所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100:(20 ~80): (10 ~50)；
[0028]优选地，所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100: (40 ~60): (20 ~40)；
[0029]更优选地，所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为 100:50:36 ；
[0030]所述的铝-磷-氧化合物A指的是含有铝、磷、氧元素的具有阻燃功能化合物，为烷基次膦酸铝、磷酸二氢铝和磷酸铝中的一种或两种以上的混合物，优选二乙基次膦酸招;
[0031 ] 所述的镁-氧化合物B是氧化镁的水合物,为沉淀法合成的氢氧化镁、水滑石和水镁石中的一种或两种以上的混合物，优选沉淀法合成的氢氧化镁；
[0032]步骤(III)中所述的硅-氧化合物C为溶胶凝胶法合成的二氧化硅，质量为0.29*w正桂酸zji ;wie桂酸[酷为步骤(I )所述的正娃酸乙酯的质量；
[0033]步骤(1)中所述的硅-氧化合物C是颗粒表面烧结温度较低的二氧化硅，为溶胶凝胶法合成的二氧化硅、低熔点的玻璃粉和气相法合成的二氧化硅中的一种或两种以上的混合物，优选溶胶凝胶法合成的二氧化硅；
[0034]步骤(I )中所述的正硅酸乙酯的体积优选为50mL;乙醇溶液的体积优选为200mL ;所述的搅拌速度优选为100转/分钟；
[0035]步骤(II)中所述的质量百分数为10%的氨水的体积优选为5mL ;所述的搅拌速度优选为100转/分钟；所述的静置时间优选为10天；[0036]步骤(III)中所述的干燥方式为烘箱加热干燥或真空干燥，干燥温度为60°C~120°C，干燥时间为0.5~4h ;所述的粉碎方式为用高速中药粉碎机粉碎；所述的高温处理方式为300°C处理Ih ；
[0037]步骤(III)中所述凝胶状混合物干燥粉碎后的粒径为30微米以下；
[0038]步骤(2)、(3)和(4)所述的高速混合装置优选为高速混合机；所述的高速运转的速度为5000~7000转/分钟；时间为5~15min ；
[0039]步骤(2)、(3)中所述的干燥方式烘箱加热干燥或真空干燥，干燥温度为60°C~120°C、干燥时间为0.5~2h ;
[0040]步骤(2)中所述的wA为铝-磷-氧化合物A的质量；所述的wC为硅-氧化合物C的质量，所述的wBB为镁-氧化合物B的质量；
[0041]本发明制备得到的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的优点是可以促使塑料与灼热丝接触后，通过各机理形成的阻隔层分开生成多层结构，形成速度更快，阻隔效果更好。
[0042]本发明的原理:本发明制备得到的组合物加入经阻燃改性的塑料后，当塑料制品与灼热丝接触时，镁-氧化合物首先分解成氧化镁和蒸汽水，蒸汽水会稀释气相可燃物的浓度，降低塑料与灼热丝接触面的温度，硅-氧化合物因密度低会先富集在收到灼热丝加热的塑料熔体表面，随后与前述生成的氧化镁共同烧结，形成绝热层和物理覆盖层，减缓热量从灼热丝接触面向塑料纵深传递，从而减缓了塑料熔体分解气化过程，减少可燃气态产物的生成量，起到隔热、隔质和隔氧作用。铝-磷-氧化合物受灼热丝加热后则会生成氧化铝和各种磷酸衍生物，这些磷酸衍生物促使与灼热丝接触的塑料表面迅速形成具有一定厚度的炭化层，炭化层同样可以阻挡热量和氧气进入，阻挡热解产生的小分子可燃物进入气相，氧化铝又会与前述的硅-氧化合`物共同烧结形成类似的绝热层和物理覆盖层。本发明中，组分铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C可以I)采取粉体随机无规混合形态和2)由硅-氧化合物C分别包裹-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B、包裹物再随机混合的形态，本发明优选后一种形式，因为该形式更有利于多层结构的厚实的阻隔层的快速形成，以上提到的多重阻隔层共同存在于塑料和灼热丝之间。
[0043]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0044](I)当含有本发明组合物的塑料部件与灼热丝接触时,接触面会迅速形成由炭化层、镁-硅氧化物烧结层和铝-硅氧化物烧结层组成的隔绝层，该隔绝层厚而密实，有效阻止了它两边的热量和物质交换，从而实现提升GWIT和GWIF等级的目的:添加本发明组合物的阻燃塑料的GWIT和GWIF可以稳定达到850°C和960°C的等级，满足目前大部分西方国家按IEC60695标准对电子和电器用塑料灼热丝阻燃的最高要求。
[0045](2)与现有技术中使用四种元素氧化物的单一或两两组合物相比，为达到850°C和960°C的高灼热丝耐受等级时，本发明制备得到组合物比目前市面上的大多数灼热丝协效剂用量更低，对材料的其他性能影响更低，阻隔层形成速度更快、阻隔效率更高、绝热效果更好。
[0046](3)本发明提供的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法工艺简单，成本低，具有很好的实用性，可广泛应用于电子电气部件制造领域。
[0047](4)本发明组合物作为协效添加剂具有普遍适用性，对大部分的塑料基体和阻燃配方体系都有效:既适用于PA6、PA66、PBT、ABS、PP、PC、PET、PPS、PPO等大多数塑料品种，又适用于卤锑阻燃、磷系阻燃、氮系阻燃、磷氮阻燃、硅系阻燃等大多数阻燃配方体系；从而解决了目前塑料灼热丝耐受改性的瓶颈问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1是实施例8制备得到的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物中二氧化硅与氢氧化镁形成的包裹物。
[0049]图2是实施例8制备得到的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物中二氧化硅与二乙基次膦酸铝形成的包裹物。
【具体实施方式】
[0050]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0051]
名称试剂.丨—家
溶胶凝朦法二氧化硅上海慈太龙实业有限公司
气相法二氧化硅HL-200杜瓦化工 二乙基次膦酸铝(ADP-3)青岛欧普瑞新材料有限公司
沉淀法氢氧化镁(1250目)广州亿峰化工科技有限公司
低熔点玻璃粉(TBY-308)广州拓亿贸易有限公司
天然水镁石(1000 H )乂寿县好石矿产品加工厂'
镁铝水滑石(H1-TAL)韩国信儿公司
磷酸二氢铝(化学纯)济沃尔德化工有限公司
[0052]
磷酸铝(化学纯)
广州彬荣化工限公司
尼龙66 (PA66) FE5382美国杜邦
聚丙烯(PP) F401
扬子石化
尼龙6 (PA6) B30S德国朗盛 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 5630-25BV 台湾长春 丙烯腈-丁 —二烯-苯乙烯的并聚物(ABS) PA-757K 镇江奇美
聚碳酸酯(PC) A1700日本出光
[0053]甲基乙基次膦酸铝的合成参考文献:戴亚芬，刘学清，许华堂，等.二烷基次膦酸盐阻燃剂的合成[J].中国阻燃，2010(004):9-11。
[0054]实施例1
[0055]( 1)将10质量份的溶胶凝胶法二氧化硅与乙醇配成质量浓度为20%的二氧化硅分散液；[0056](2)将100质量份的二乙基次膦酸铝加入高速混合机中，在5000转/分钟高速搅拌下分批加入41.65质量份的二氧化硅分散液，均匀混合5min后60°C真空干燥2h除去溶剂，得到二乙基次膦酸铝和二氧化硅的混合物；
[0057](3)将20质量份的沉淀法氢氧化镁加入高速混合机中，在5000转/分钟高速搅拌下分批加入8.35质量份的二氧化硅分散液，均匀混合5min后60°C真空干燥2h除去溶剂，得到氢氧化镁和二氧化硅的混合物；
[0058](4)将步骤(2)得到的二乙基次膦酸铝和二氧化硅的混合物与步骤(3)得到的氢氧化镁和二氧化硅的混合物在高速混合机中5000转/分钟均匀混合5min，得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中二乙基次膦酸铝、氢氧化镁、二氧化硅的质量比为100:20:10 ；
[0059]按质量份数将67份的PA66、18份的溴化聚苯乙烯、7份的三氧化二锑和8份本实施例制备得到的组合物经高速混合机5000转/分钟均匀混合5min，再经双螺杆挤出机260°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PA66复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0060]实施例2
[0061]( I)将50质量份低熔点的玻璃粉与丙酮配成质量浓度为20%的玻璃粉分散液；
[0062](2)将100质量份的甲基乙基次膦酸铝加入高速混合机中，在6000转/分钟高速搅拌下分批加入138.89质量份的玻璃粉分散液，均匀混合IOmin后100°C真空干燥Ih除去溶剂，得到甲基乙基次膦酸铝和玻璃粉的混合物； [0063](3)将80质量份的天然水镁石加入高速混合机中，在高速搅拌6000转/分钟下分批加入111.11质量份的玻璃粉分散液，均匀混合IOmin后100°C真空干燥Ih除去溶剂，得到天然水镁石和玻璃粉的混合物；
[0064](4)步骤(2)得到的甲基乙基次膦酸铝和玻璃粉的混合物与步骤(3)得到的天然水镁石和玻璃粉的混合物在高速混合机中6000转/分钟混合均匀lOmin，得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中甲基乙基次膦酸铝、天然水镁石和玻璃粉的质量比为100:80:50 ；
[0065]按质量份数将70份的均聚PP、18份的十溴二苯乙烷、6份的三氧化二锑和6份本实施例制备得到的组合物经高速混合机6000转/分钟均匀混合lOmin，再经双螺杆挤出机200°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PP复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0066]实施例3
[0067]( I)将30质量份的气相法二氧化硅与乙醇配成质量浓度为20%的二氧化硅分散液；
[0068](2)将100质量份的磷酸二氢铝加入高速混合机中，在7000转/分钟高速搅拌下分批加入100质量份的二氧化硅分散液，均匀混合15min后120°C真空干燥0.5h除去溶剂，
得到磷酸二氢铝和二氧化硅的混合物；
[0069](3)将50质量份的镁铝水滑石加入高速混合机中，在7000转/分钟高速搅拌下分批加入50质量份的二氧化硅分散液，均匀混合15min后120°C真空干燥0.5h除去溶剂，得到镁铝水滑石和二氧化硅的混合物；[0070](4)将步骤(2)得到的磷酸二氢铝和二氧化硅的混合物与步骤(3)得到的镁铝水滑石和二氧化硅的混合物在高速混合机中7000转/分钟均匀混合15min，得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中磷酸二氢铝、水滑石和二氧化硅的质量比为100:50:30 ；
[0071]按质量份数将81份的PA6、12份的三聚氰胺氰脲酸盐和7份本实施例制备得到的组合物经高速混合机7000转/分钟均匀混合15min，再经双螺杆挤出机240°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PA6复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0072]实施例4
[0073]( I)将20质量份的溶胶凝胶法二氧化硅与乙醇配成质量浓度为20%的乙醇分散液；
[0074](2)将100质量份的磷酸铝加入高速混合机中，在5000转/分钟高速搅拌下分批加入71.43质量份的乙醇分散液，均匀混合5min后60°C真空干燥2h除去溶剂，得到磷酸铝和二氧化硅的混合物；
[0075](3)将40质量份的沉淀法氢氧化镁加入高速混合机中，在5000转/分钟高速搅拌下分批加入28.57质量份的乙醇分散混合液，均匀混合5min后60°C真空干燥2h除去溶剂，得到氢氧化镁和二氧化硅的混合物；
[0076](4)步骤得到的磷酸铝和二氧化硅的混合物与步骤(3)得到的氢氧化镁和二氧化娃的混合物在高速混合机中5000转/分钟均匀混合5min,得到均匀混合的松散粉体,即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中磷酸铝、氢氧化镁和二氧化硅的质量比为100:40:20 ；
`[0077]按质量份数将78份的PA66、12份的市售红磷、8份的聚氰胺氰脲酸盐和2份本实施例制备得到的组合物经高速混合机5000转/分钟均匀混合5min，再经双螺杆挤出机260°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PA66复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0078]实施例5
[0079]( I)将40质量份低熔点的玻璃粉与乙醇配成质量浓度为20%的玻璃粉分散液；
[0080](2)将100质量份的二乙基次膦酸铝加入高速混合机中，在6000转/分钟高速搅拌下分批加入125质量份的玻璃粉分散液，均匀混合IOmin后100°C真空干燥Ih除去溶剂，得到二乙基次膦酸铝和玻璃粉的混合物；
[0081](3)将60质量份的天然水镁石加入高速混合机中，在6000转/分钟高速搅拌下分批加入75质量份的玻璃粉分散液，均匀混合IOmin后100°C真空干燥Ih除去溶剂，得到天然水镁石和玻璃粉的混合物；
[0082](4)步骤(2)得到的二乙基次膦酸铝和玻璃粉的混合物和步骤(3)得到的天然水镁石和玻璃粉的混合物在高速混合机中6000转/分钟均匀混合lOmin，得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中二乙基次膦酸铝、天然水镁石和玻璃粉的质量比为100:60:40 ；
[0083]按质量份数将61份的PBT、14份的十溴二苯乙烷、15份的三聚氰胺氰脲酸盐、4份的三氧化二锑和6份的本实施例制备得到的组合物经高速混合机6000转/分钟均匀混合lOmin，再经双螺杆挤出机240°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PBT复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0084]实施例6
[0085](I)将36质量份的溶胶凝胶法二氧化硅与乙醇配成质量浓度为20%的二氧化硅分散液；
[0086](2)将100质量份的二乙基次磷酸铝加入高速混合机中，在7000转/分钟高速搅拌下分批加入120质量份的二氧化硅分散液，均匀混合15min后120°C真空干燥0.5h除去溶剂，得到二乙基次磷酸铝和二氧化硅的混合物；
[0087](3)将50质量份的沉淀法氢氧化镁加入高速混合机中，在7000转/分钟高速搅拌下分批加入60质量份的二氧化硅分散液，均匀混合15min后120°C真空干燥0.5h除去溶剂，得到氢氧化镁和二氧化硅的混合物；
[0088](4)步骤(2)得到的二乙基次磷酸铝和二氧化硅的混合物和步骤(3)得到的氢氧化镁和二氧化硅的混合物在高速混合机中7000转/分钟均匀混合15min，得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中二乙基次磷酸铝、氢氧化镁和二氧化硅的质量比为100:50:36 ；
[0089]按质量份数将70份的ABS、15份的聚磷酸铵、10份的季戊四醇和5份本实施例制备得到的组合物经高速混合机7000转/分钟均匀混合15min，再经双螺杆挤出机210°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃ABS复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标 准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0090]实施例7
[0091 ] ( I)将15质量份的溶胶凝胶法二氧化硅与乙醇配成质量浓度为20%的二氧化硅分散液；
[0092](2)将100质量份的磷酸二氢铝加入高速混合机中，在5000转/分钟高速搅拌下分批加入57.69质量份的二氧化硅分散液，均匀混合5min后60°C真空干燥2h除去溶剂，得
到磷酸二氢铝和二氧化硅的混合物；
[0093](3)将30质量份的沉淀法氢氧化镁加入高速混合机中，在5000转/分钟高速搅拌下分批加入17.31质量份的二氧化硅分散液，均匀混合5min后60°C真空干燥2h除去溶剂，得到氢氧化镁和二氧化硅的混合物；
[0094](4)将步骤(2)得到的磷酸二氢铝和二氧化硅的混合物与步骤(3)得到的氢氧化镁和二氧化娃的混合物在高速混合机中5000转/分钟均匀混合5min,得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中磷酸二氢铝、氢氧化镁和二氧化硅的质量比为100:30:15 ；
[0095]按质量份数将93份的PC、5份的聚甲基苯基有机硅树脂、2份本实施例制备得到的组合物经高速混合机5000转/分钟均匀混合5min，再经双螺杆挤出机270°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PC复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0096]实施例8
[0097](I)在50mL正硅酸乙酯(密度0.934克/立方厘米)中加入200mL体积分数为50%的乙醇溶液，以100转/分钟的速度搅拌升温至40°C，再搅拌2h，得到混合溶液；
[0098](2)在步骤(1)得到的混合溶液加入5mL质量百分数为10%的氨水，再加入37.62g的二乙基次磷酸铝和18.Slg的沉淀法氢氧化镁，以100转/分钟的速度继续搅拌2h后，静置10天，得到凝胶状混合物；
[0099](3)将步骤(2)得到的凝胶状混合物60°C真空干燥4h后，用高速中药粉碎机粉碎并300°C处理lh，得到粒径为30微米以下的二氧化硅分别包裹二乙基次磷酸铝和氢氧化镁形成的混合包裹物，即提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中二乙基次磷酸铝、氢氧化镁、二氧化硅的质量比为100:50:36 ;其中图1为该组合物中二氧化硅与氢氧化镁形成的包裹物，图2为该组合物中二氧化硅与二乙基次膦酸铝形成的包裹物；
[0100]按质量份数将70份的PA66、18份的溴化聚苯乙烯、7份的三氧化二锑和5份的本发明协效组合物经高速混合机5000转/分钟均匀混合5min，再经双螺杆挤出机260°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PA66复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。[0101]实施例9
[0102](I)在50mL正硅酸乙酯(密度0.934克/立方厘米)中加入200mL体积分数为50 %的乙醇溶液，以100转/分钟的速度搅拌升温至40°C，再搅拌2h，得到混合溶液；
[0103](2)在步骤(1)得到的混合溶液中加入5mL质量百分数为10%的氨水，再加入45.14g的甲基乙基次膦酸铝和20.31g的天然水镁石，以100转/分钟的速度继续搅拌2h后，静置10天，得到凝胶状混合物；
[0104](3)将步骤(2)得到的凝胶状混合物120°C真空干燥0.5h后，用高速中药粉碎机粉碎并300°C处理lh，得到粒径为30微米以下的二氧化硅分别包裹甲基乙基次膦酸铝和天然水镁石形成的混合包裹物，即提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物中甲基乙基次膦酸铝、天然水镁石、二氧化硅的质量比为100:45:30 ；
[0105]按质量份数将70份的PA6、18份的十溴二苯乙烷、6份的三氧化二锑和4份的本发明协效组合物经高速混合机7000转/分钟均匀混合15min，再经双螺杆挤出机240°C熔融共混得到提升灼热丝耐受性的阻燃PA6复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0106]对比实施例1
[0107]按质量份数将75份的市售PA66、18份的市售溴化聚苯乙烯和7份的市售三氧化二锑经高速混合机5000转/分钟均匀混合5min，再经双螺杆挤出机260°C熔融共混得到阻燃PA66复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0108]对比实施例2
[0109]按质量份数将76份的市售均聚PP、18份的市售十溴二苯乙烷和6份的市售三氧化二锑经高速混合机6000转/分钟均匀混合lOmin，再经双螺杆挤出机200°C熔融共混得到阻燃PP复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0110]对比实施例3
[0111]按质量份数将74份的市售PA6、18份的市售十溴二苯乙烷和6份的市售三氧化二锑经高速混合机7000转/分钟均匀混合5min，再经双螺杆挤出机240°C熔融共混得到阻燃PA6复合材料，最后按UL94标准测定复合材料的垂直燃烧等级，按IEC60695标准测定复合材料的GWIT和GWFI，所测结果列于表1。
[0112]表1各实施例制备得到的阻燃复合材料的GWIT和GWFI
[0113]
【权利要求】
1.一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，其特征在于:含有镁、铝、硅和磷四种元素与氧的化合物； 所述镁、铝、硅和磷四种元素与氧的化合物包括铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C ； 所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100: (20~80): (10 ~50); 所述的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物为均匀混合的松散粉体或由硅-氧化合物C分别包裹铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B形成的混合包裹物。
2.根据权利要求1所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，其特征在于: 所述的铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100: (40~60): (20 ~40)； 所述的铝-磷-氧化合物A为烷基次膦酸铝、磷酸二氢铝和磷酸铝中的一种或两种以上的混合物； 所述的镁-氧化合物B为沉淀法合成的氢氧化镁、水滑石和水镁石中的一种或两种以上的混合物； 所述的硅-氧化合物C为溶胶凝胶法合成的二氧化硅、低熔点的玻璃粉和气相法合成的二氧化硅中的一种或两种以上的混合物； 所述的提高塑料灼热丝引燃温度的组合物为由硅-氧化合物C分别包裹铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B形成的混合包裹物。
3.根据权 利要求2所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，其特征在于: 所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100:50:36 ； 所述的铝-磷-氧化合物A为二乙基次膦酸铝； 所述的镁-氧化合物B为沉淀法合成的氢氧化镁； 所述的硅-氧化合物C为溶胶凝胶法合成的二氧化硅。
4.权利要求1~3任一项所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法，其特征在于包含如下步骤: (I )在正硅酸乙酯中加入体积分数为50%的乙醇溶液，搅拌升温至40°C，再搅拌2h，得到混合溶液； (II)在步骤(I)得到的混合溶液中加入质量百分数为10%的氨水，再加入铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B，继续搅拌2h后，静置，得到凝胶状混合物； (III)将步骤(II)得到的凝胶状混合物干燥粉碎后，高温处理即得到提高塑料灼热丝引燃温度的组合物，该组合物为由硅-氧化合物C分别包裹铝-磷-氧化合物A和镁-氧化合物B形成的混合包裹物； 或(I)将硅-氧化合物C与乙醇或丙酮混合配成质量浓度为20%的硅-氧化合物C的分散液； (2)将干态的铝-磷-氧化合物A加入高速混合装置中，在高速运转的状态下按质量[wc*wA/ (wA+wB) ] /20%的量分批加入硅-氧化合物C的分散液，混合均匀后干燥除去溶剂，得到铝-磷-氧化合物A和硅-氧化合物C的混合物； (3 )将干态的镁-氧化合物B加入高速混合装置中，在高速运转的状态下按质量[&*wB/(wa+wb)]/20%的量分批加入硅-氧化合物C的分散液，混合均匀后干燥除去溶剂，得到镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的混合物； (4)将铝-磷-氧化合物A和硅-氧化合物C的混合物、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的混合物在高速混合装置中按比例混合均匀，得到均匀混合的松散粉体，即为提高塑料灼热丝引燃温度的组合物； 所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100: (20~80): (10 ~50)。
5.根据权利要求4所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法，其特征在于: 所述的铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100: (40~60): (20 ~40)； 所述的铝-磷-氧化合物A为烷基次膦酸铝、磷酸二氢铝和磷酸铝中的一种或两种以上的混合物； 所述的镁-氧化合物B为沉淀法合成的氢氧化镁、水滑石和水镁石中的一种或两种以上的混合物； 步骤(III)中所述的硅-氧化合物C为溶胶凝胶法合成的二氧化硅，质量为0.29*wm乙酯； 步骤(1)中所述的硅-氧化合物C为溶胶凝胶法合成的二氧化硅、低熔点的玻璃粉和气相法合成的二氧化硅中的一种或两种以上的混合物。`
6.根据权利要求5所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法，其特征在于: 所述铝-磷-氧化合物A、镁-氧化合物B和硅-氧化合物C的质量比为100:50:36 ； 所述的铝-磷-氧化合物A为二乙基次膦酸铝； 所述的镁-氧化合物B为沉淀法合成的氢氧化镁； 步骤(1)中所述的硅-氧化合物C为溶胶凝胶法合成的二氧化硅。
7.根据权利要求4所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法，其特征在于: 步骤(III)中所述凝胶状混合物干燥粉碎后的粒径为30微米以下。
8.根据权利要求4所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法，其特征在于: 步骤(I )中所述的正硅酸乙酯的体积为50mL ;乙醇溶液的体积为200mL ;所述的搅拌速度为100转/分钟； 步骤(II)中所述的质量百分数为10%的氨水的体积为5mL ;所述的搅拌速度为100转/分钟；所述的静置时间为10天； 步骤(III)中所述的干燥方式为烘箱加热干燥或真空干燥，干燥温度为60°C~120°C，干燥时间为0.5~4h ;所述的粉碎方式为用高速中药粉碎机粉碎；所述的高温处理方式为300°C 处理 Ih。
9.根据权利要求4所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物的制备方法，其特征在于包含如下步骤:步骤(2)、(3)和(4)所述的高速混合装置为高速混合机；所述的高速运转的速度为5000~7000转/分钟；时间为5~15min ； 步骤(2)、(3)中所述的干燥方式烘箱加热干燥或真空干燥，干燥温度为60°C~120°C、干燥时间为0.5~2h。
10.权利要求1~3任一项所述的一种提高塑料灼热丝引燃温度的组合物在电子电气部件制造领域中的应用。
【文档编号】C08L23/12GK103865260SQ201410103441
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】蒋红丽, 姚镪, 林志丹 申请人:广州琪原新材料有限公司