聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂的制作方法
【专利摘要】聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，它涉及一种阻燃剂。本发明要解决现有聚丙烯无卤膨胀阻燃剂存在阻燃效率低，热稳定性低，耐水性低，与聚丙烯相容性不好，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出的问题。聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂由成炭剂、聚磷酸铵、辅阻燃剂、加工助剂和改性助剂制备而成。本发明用于聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂。
【专利说明】聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂 【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种阻燃剂。 【背景技术】
[0002] 聚丙烯是当今社会最广泛应用的高分子材料之一，它在通用塑料中密度最小，无 吸湿性，耐温性最高。聚丙烯机械性能优异，并有突出的耐应力开裂性和耐磨性。聚丙烯几 乎不吸水，具有优良的化学稳定性。高频电性能优良，且不受湿度的影响。易于成型加工， 可用于多种方法高效率地成型各种制品，聚丙烯在许多领域得到了广泛的应用，例如，建筑 材料、交通、电子电器设备、家庭用品、医疗器械等。
[0003] 但是近年来由于阻燃防火法规的严格要求，使聚丙烯应用受到一定限制，主要原 因是聚丙烯是容易燃烧的材料，燃烧时发热量大，燃烧速度快并伴有燃烧熔滴现象，氧指数 仅为17-18%，在高压、放热、放电等条件下极易燃烧引发火灾，为此聚丙烯进行阻燃，将通 用的聚丙烯转化具有阻燃的性能材料，是拓宽其应用领域的一个很重要的措施，也是许多 研宄人员关注的课题。
[0004] 聚丙烯阻燃的主要方法是向其中添加阻燃剂，阻燃剂大体上可分为含卤及无卤两 大类。卤系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，添加量少，阻燃效果显著，价 格低廉以及与合成材料的相容性和稳定性好，是聚烯烃阻燃中使用最多的阻燃剂，但对聚 丙烯阻燃的同时，放出有毒的气体，如十溴二苯醚，用作阻燃聚丙烯时，其较高的溴含量而 对PP具有较高的阻燃效率，是最经济的一种阻燃剂。但由于它是一种添加型阻燃剂，添加 量大，因而对加工流动性及产品的物理机械性能有很大的负面影响，而且燃烧时生成较多 的烟、有毒气体和腐蚀性气体，越来越多的行业和部门己开始限制或制止使用含卤阻燃剂， 使人们正致力于寻找这类阻燃剂的替代品，即无卤阻燃剂。
[0005] 现在应用在聚丙烯上的无卤阻燃剂主要有：金属氢氧化物、含磷阻燃剂、红磷、含 氮阻燃剂、复合阻燃剂等等。金属氢氧化物阻燃剂，需要在聚丙烯里添加很高的添加量后， 才能达到很好的阻燃效果，而且对材料的力学性能有很大影响，而单独添加含磷阻燃剂、含 氮阻燃剂在聚丙烯材料中，几乎很难达到很好的阻燃效果。
[0006] 聚丙烯膨胀阻燃技术出现在20世纪80年代，是无卤阻燃聚烯烃最有效的方法。用 于聚丙烯中的膨胀阻燃剂主要是磷氮化合物及其复配体系由于其环保的特点，它被认为是 代替含卤阻燃剂最前途的阻燃剂之一。然而和含卤阻燃剂相比，传统的膨胀阻燃剂也有许 多缺点，例如，阻燃效率低、热稳定性低、低耐水性。这些问题严重的影响膨胀阻燃剂在聚烯 烃阻燃中的应用。
[0007] 为了提高膨胀阻燃体系的耐水性能和膨胀阻燃剂和聚烯烃材料间的界面相容性， 许多研宄人员，对膨胀阻燃剂进行表面改性，例如用有机胺、硅烷偶联剂对酸源聚磷酸铵 (APP)进行改性，改性蒙脱土的应用，微胶囊化膨胀阻燃剂和聚磷酸铵。因此解决膨胀阻燃 剂的这些缺点，对膨胀阻燃剂进行改性，对于膨胀阻燃聚丙烯材料的广泛的应用具有重要 的意义。
[0008] 综上所述，现有聚丙烯无卤膨胀阻燃剂存在阻燃效率低，热稳定性低，耐水性低， 与聚丙烯相容性不好，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决现有聚丙烯无卤膨胀阻燃剂存在阻燃效率低，热稳定性低，耐水性 低，与聚丙烯相容性不好，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出的问题，而提供聚丙 烯用无卤膨胀阻燃剂。
[0010] 本发明的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂按重量份数由1〇份?50份成炭剂、20份?60 份聚磷酸铵、10份?20份辅阻燃剂、0. 2份?1份加工助剂和0. 5份?2份改性助剂制备 而成。
[0011] 本发明的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂按重量份数由1〇份?40份成炭剂、20份?40 份聚磷酸铵、15份?20份辅阻燃剂、0. 5份?1份加工助剂和0. 5份?1份改性助剂制备 而成。
[0012] 本发明的有益效果是：本发明制备的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂应用于聚丙烯中， 不含卤素具有无卤环保的特点，应用于聚丙烯比传统的膨胀阻燃体系有更高的阻燃效率及 热稳定性，更好的耐水性及相容性，提高了导致阻燃性能，解决了阻燃剂在材料中易析出的 问题。 具体实施方案
[0013] 具体实施方案一：本实施方式是聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂按重量份数由10份? 50份成炭剂、20份?60份聚磷酸铵、10份?20份辅阻燃剂、0. 2份?1份加工助剂和0. 5 份?2份改性助剂制备而成。
[0014] 本实施方式的有益效果是：本实施方式制备的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂应用于聚 丙烯中，不含卤素具有无卤环保的特点，应用于聚丙烯比传统的膨胀阻燃体系有更高的阻 燃效率及热稳定性，更好的耐水性及相容性，提高了导致阻燃性能，解决了阻燃剂在材料中 易析出的问题。
【具体实施方式】 [0015] 二：本实施方式与一的不同点是：所述的成炭剂为季 戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、淀粉、山梨醇、聚对苯二甲酰乙二胺、三嗪类齐聚物、尼龙 6、聚苯醚、酚醛树脂或1-氧基磷杂-4-羟甲基-2, 6, 7-三氧杂双环 【具体实施方式】 [2. 2. 2]辛烷；所述的 聚磷酸铵为硅烷包覆聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵或密胺-甲醛包覆聚磷酸铵。其它与具 体实施方式一相同。
【具体实施方式】 [0016] 三：本实施方式与一或二之一的不同点是：所述的辅 阻燃剂为次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、硼酸锌、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚 氰胺氰尿酸盐、三氧化二锑、聚磷腈、4A分子筛、氧化锌、硅灰石粉、硅藻土和海泡石中的一 种或几种的混合物；所述的加工助剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、硅酮粉或白油。其它与具体实施 方式一或二相同。
【具体实施方式】 [0017] 四：本实施方式与一至三之一的不同点是：所述的改 性助剂为氨基硅烷偶联剂、甲基硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。其它与具体实 施方式一至三相同。
【具体实施方式】 [0018] 五：本实施方式与一至四之一的不同点是：所述的聚 丙烯用无卤膨胀阻燃剂是按照以下步骤制备的：按重量份数称取10份?50份成炭剂、20 份?60份聚磷酸铵、10份?20份辅阻燃剂、0. 2份?1份加工助剂和0. 5份?2份改性 助剂，将称取的10份?50份成炭剂、20份?60份聚磷酸铵、10份?20份辅阻燃剂及0. 2 份?1份加工助剂加入到高速混合机中，在速度为l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均勾，然 后将温度升温至70°C?100°C，并加入0. 5份?2份改性助剂，在温度为70°C?100°C及速 度为1000r/min?2000r/min下混lOmin?20min，然后冷却至温度为30°C?40°C，最后依 次进行粉碎、过筛和包装，即得到聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂。其它与一至四相 同。
[0019] 具体实施方案六：本实施方式是聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂按重量份数由10份? 40份成炭剂、20份?40份聚磷酸铵、15份?20份辅阻燃剂、0. 5份?1份加工助剂和0. 5 份?1份改性助剂制备而成。
[0020] 本实施方式的有益效果是：本实施方式制备的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂应用于聚 丙烯中，不含卤素具有无卤环保的特点，应用于聚丙烯比传统的膨胀阻燃体系有更高的阻 燃效率及热稳定性，更好的耐水性及相容性，提高了导致阻燃性能，解决了阻燃剂在材料中 易析出的问题。
【具体实施方式】 [0021] 七：本实施方式与六的不同点是：所述的成炭剂为季 戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、淀粉、山梨醇、聚对苯二甲酰乙二胺、三嗪类齐聚物、尼龙 6、聚苯醚、酚醛树脂或1-氧基磷杂-4-羟甲基-2, 6, 7-三氧杂双环 【具体实施方式】 [2. 2. 2]辛烷；所述的 聚磷酸铵为硅烷包覆聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵或密胺-甲醛包覆聚磷酸铵。其它与具 体实施方式六相同。
【具体实施方式】 [0022] 八：本实施方式与六或七之一的不同点是：所述的辅 阻燃剂为次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、硼酸锌、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚 氰胺氰尿酸盐、三氧化二锑、聚磷腈、4A分子筛、氧化锌、硅灰石粉、硅藻土和海泡石中的一 种或几种的混合物；所述的加工助剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、硅酮粉或白油。其它与具体实施 方式六或七相同。
【具体实施方式】 [0023] 九：本实施方式与六至八之一的不同点是：所述的改 性助剂为氨基硅烷偶联剂、甲基硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。其它与具体实 施方式六至八相同。
【具体实施方式】 [0024] 十：本实施方式与六至九之一的不同点是：所述的聚 丙烯用无卤膨胀阻燃剂是按照以下步骤制备的：按重量份数称取10份?40份成炭剂、20 份?40份聚磷酸铵、15份?20份辅阻燃剂、0. 5份?1份加工助剂和0. 5份?1份改性 助剂，将称取的10份?40份成炭剂、20份?40份聚磷酸铵、15份?20份辅阻燃剂及0. 5 份?1份加工助剂加入到高速混合机中，在速度为l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均勾，然 后将温度升温至70°C?100°C，并加入0. 5份?1份改性助剂，在温度为70°C?100°C及速 度为1000r/min?2000r/min下混10min?20min，然后冷却至温度为30°C?40°C，最后依 次进行粉碎、过筛和包装，即得到聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂。其它与六至九相 同。
[0025] 采用下述试验验证本发明效果：
[0026] 实施例一：
[0027] 聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂按重量份数由12 份三嗪齐聚物（CFA)、50份密胺包覆聚磷酸铵、10份三聚氰胺聚磷酸盐、0. 5份白油和1份 氣基娃烧偶联剂制备而成。
[0028] 所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂是按照以下步骤制备的：按重量份数称取12份 三嗪齐聚物（CFA)、50份密胺包覆聚磷酸铵、10份三聚氰胺聚磷酸盐、0. 5份白油和1份氨 基硅烷偶联剂，将称取的12份三嗪齐聚物（CFA)、50份密胺包覆聚磷酸铵、10份三聚氰胺聚 磷酸盐、0. 5份白油加入到高速混合机中，在速度为2000r/min下混合均匀，然后将温度升 温至80°C，并加入1份氨基硅烷偶联剂，在温度为80°C及速度为2000r/min下混lOmin，然 后冷却至温度为35°C，最后依次进行粉碎、过筛和包装，即得到聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂。
[0029] 将传统无卤膨胀阻燃剂加入到K8003聚丙烯中，用双螺杆挤出机挤出造粒，然 后用注塑机注塑，得到改性后的K8003聚丙烯A，所述的传统无卤膨胀阻燃剂占改性后的 K8003聚丙烯A质量分数的24%;所述的传统无卤膨胀阻燃剂按重量份数由1份季戊四醇、 3份聚磷酸铵及1份三聚氰胺制备而成。
[0030] 将本实施例制备的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂加入到K8003聚丙烯中，用双螺杆挤 出机挤出造粒，然后用注塑机注塑，得到改性后的K8003聚丙烯B，所述的聚丙烯用无卤膨 胀阻燃剂占改性后的K8003聚丙烯B质量分数的24% ;
[0031] 将传统无卤膨胀阻燃剂加入到K8003聚丙烯中，用双螺杆挤出机挤出造粒，然 后用注塑机注塑，得到改性后的K8003聚丙烯C，所述的传统无卤膨胀阻燃剂占改性后的 K8003聚丙烯C质量分数的35%;所述的传统无卤膨胀阻燃剂按重量份数由1份季戊四醇、 3份聚磷酸铵及1份三聚氰胺制备而成。
[0032] 将本实施例制备的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂加入到K8003聚丙烯中，用双螺杆挤 出机挤出造粒，然后用注塑机注塑，得到改性后的K8003聚丙烯D，所述的聚丙烯用无卤膨 胀阻燃剂占改性后的K8003聚丙烯D质量分数的35% ;
[0033] 所述的改性后的K8003聚丙烯A、改性后的K8003聚丙烯B、改性后的K8003聚丙 烯C及改性后的K8003聚丙烯D的双螺杆挤出机挤出过程及注塑机注塑过程参数相同。
[0034] 表1:性能测试数据
[0035]
【权利要求】
1. 聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂按重量份数由10 份?50份成炭剂、20份?60份聚磷酸铵、10份?20份辅阻燃剂、0. 2份?1份加工助剂和 0. 5份?2份改性助剂制备而成。
2. 根据权利要求1所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的成炭剂为季戊 四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、淀粉、山梨醇、聚对苯二甲酰乙二胺、三嗪类齐聚物、尼龙6、 聚苯醚、酚醛树脂或1-氧基磷杂-4-羟甲基-2, 6, 7-三氧杂双环[2. 2. 2]辛烷；所述的聚 磷酸铵为硅烷包覆聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵或密胺-甲醛包覆聚磷酸铵。
3. 根据权利要求1所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的辅阻燃剂为次 磷酸铝、二乙基次磷酸铝、硼酸锌、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸 盐、三氧化二锑、聚磷腈、4A分子筛、氧化锌、硅灰石粉、硅藻土和海泡石中的一种或几种的 混合物；所述的加工助剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、硅酮粉或白油。
4. 根据权利要求1所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的改性助剂为氨 基娃烧偶联剂、甲基娃烧偶联剂、钦酸醋偶联剂或错酸醋偶联剂。
5. 根据权利要求1所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的聚丙烯用无卤 膨胀阻燃剂是按照以下步骤制备的：按重量份数称取10份?50份成炭剂、20份?60份聚 磷酸铵、10份?20份辅阻燃剂、0. 2份?1份加工助剂和0. 5份?2份改性助剂，将称取的 10份?50份成炭剂、20份?60份聚磷酸铵、10份?20份辅阻燃剂及0. 2份?1份加工 助剂加入到高速混合机中，在速度为l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均匀，然后将温度升温 至70°C?100°C，并加入0. 5份?2份改性助剂，在温度为70°C?100°C及速度为1000r/ min?2000r/min下混10min?20min，然后冷却至温度为30°C?40°C，最后依次进行粉碎、 过筛和包装，即得到聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂。
6. 聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂按重量份数由10 份?40份成炭剂、20份?40份聚磷酸铵、15份?20份辅阻燃剂、0. 5份?1份加工助剂和 〇. 5份?1份改性助剂制备而成。
7. 根据权利要求6所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的成炭剂为季戊 四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、淀粉、山梨醇、聚对苯二甲酰乙二胺、三嗪类齐聚物、尼龙6、 聚苯醚、酚醛树脂或1-氧基磷杂-4-羟甲基-2, 6, 7-三氧杂双环[2. 2. 2]辛烷；所述的聚 磷酸铵为硅烷包覆聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵或密胺-甲醛包覆聚磷酸铵。
8. 根据权利要求6所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的辅阻燃剂为次 磷酸铝、二乙基次磷酸铝、硼酸锌、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸 盐、三氧化二锑、聚磷腈、4A分子筛、氧化锌、硅灰石粉、硅藻土和海泡石中的一种或几种的 混合物；所述的加工助剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、硅酮粉或白油。
9. 根据权利要求6所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的改性助剂为氨 基娃烧偶联剂、甲基娃烧偶联剂、钦酸醋偶联剂或错酸醋偶联剂。
10. 根据权利要求6所述的聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂，其特征在于所述的聚丙烯用无 卤膨胀阻燃剂是按照以下步骤制备的：按重量份数称取10份?40份成炭剂、20份?40份 聚磷酸铵、15份?20份辅阻燃剂、0. 5份?1份加工助剂和0. 5份?1份改性助剂，将称取 的10份?40份成炭剂、20份?40份聚磷酸铵、15份?20份辅阻燃剂及0. 5份?1份加 工助剂加入到高速混合机中，在速度为l〇〇〇r/min?2000r/min下混合均勾，然后将温度升 温至70°C?100°C，并加入0. 5份?1份改性助剂，在温度为70°C?100°C及速度为lOOOr/ min?2000r/min下混lOmin?20min，然后冷却至温度为30°C?40°C，最后依次进行粉碎、 过筛和包装，即得到聚丙烯用无卤膨胀阻燃剂。
【文档编号】C08K5/01GK104448560SQ201410718728
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】高苏亮, 鲍文波, 季洋, 张惠, 姜国发 申请人:黑龙江省润特科技有限公司