本发明涉及阻燃剂
技术领域：
，具体涉及一种阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术：
：尼龙，即是聚酰胺，是一种主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物，属于五大工程塑料之一，在生活与工业领域的用途十分广泛。其中可分为PA6，PA66，PA46，PA610，PA1010等等。PA6具有良好的综合性能，但其分子结构中含有亲水的酰胺基团，故其吸水、吸潮性大。PA6的氧指数约22.7%，具有一定的自熄能力，但仍属可燃物，尤其在电子电器领域，其在漏电、断路、电弧、电火花的情况下，引起火灾的危险性依然存在。玻璃纤维材料以及成核剂的加入改变了PA6的机械性能以及尺寸稳定性。碳纤维以及金属纤维的加入不仅改变了PA6的机械性能和尺寸稳定性，还改善了其导电导热的性能，在电子电器行业广泛使用。但纤维材料的加入使得PA材料的“灯芯效应”更加不易熄灭，因此，众多科研人员对提高尼龙的阻燃性能做出了广泛的研究。溴锑类阻燃剂其阻燃性能良好，但其燃烧产生大量对人体有害的烟雾与有毒物质，对人体产生二次伤害较大，并且其废弃物对环境影响较大。因此，人们对无卤高效的又应用广泛的无卤环保阻燃材料呼声越来越高。济南泰星公司发明了一种由磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸铵以及成碳剂制作的产品（专利号：201210066296.8），但其阻燃效果仅能满足3.2mm阻燃要求。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种阻燃剂及其制备方法和应用，该阻燃剂具有良好的阻燃性能、抗水性以及加工性；可用于纤维增强的PA6材料以及PBT材料，还可用于非增强的PA6材料中，满足市场上所提出的非增强PA6材料无卤阻燃材料无燃烧滴落物的特点。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。（一）一种阻燃剂，其特征在于，包括以下重量份的原料成分：次磷酸铝0.1-50份，抗酸剂1-25份，协效剂1-50份，稳定剂1-20份，抗氧剂0.2-1份，润滑剂0.2-1份。作为优选地，所述次磷酸铝0-18份，抗酸剂0-2份，协效剂0-3份，稳定剂0-1份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份。作为优选地，所述抗酸剂包括氧化镁、硼酸锌、海泡石、碳酸镁、沸石中的至少一个。进一步优选地，所述抗酸剂为氧化镁。作为优选地，所述协效剂包括三聚氰胺氰尿酸、双季戊四醇、季戊四醇磷酸酯中的至少一个。进一步优选地，所述协效剂为三聚氰胺氰尿酸和季戊四醇磷酸酯。作为优选地，所述稳定剂包括二氧化钛、高岭土、水菱镁矿中的至少一个。进一步优选地，所述稳定剂为二氧化钛。作为优选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一个。作为优选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸脂。（二）上述阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，向高速混合机中加入抗酸剂、协效剂和稳定剂，升温至50℃，混合搅拌，再加入硅烷偶联剂，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂、润滑剂，混合搅拌5分钟，得预混物；步骤2，将所述预混物加入低速混合机中，降温至常温，加入次磷酸铝，混合搅拌15分钟，即得。作为优选地，步骤2中，所述次磷酸铝按照以下步骤制备：取次磷酸钠溶于去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将硫酸铝溶于去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。本发明的阻燃剂为白色粉末，不溶于水，热失重5%的温度为280℃，粒径为0.003-0.1mm，且其中的Pb含量≦100ppm，Cd含量≦5ppm，Hg含量≦2ppm，Cr含量≦2ppm，PBBs含量≦2ppm，PBDEs含量≦2ppm，三氧化二砷含量≦2ppm。（三）上述阻燃剂在纤维增强的工程塑料中的应用。优选地，所述工程塑料为PA6材料或PBT材料。优选地，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维。优选地，所述纤维为碳纤维和金属纤维的复合纤维。（四）上述阻燃剂在非增强的工程塑料中的应用。优选地，所述工程塑料为PA6材料。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的阻燃剂具有良好的阻燃性和抗水性，且其制备方法简单；将其应用于非增强的PA6材料中，可满足市场上所提出的非增强PA6材料无卤阻燃材料无燃烧滴落物的特点；本发明的阻燃剂为在PA6材料中和PBT材料中能完全替代溴锑阻燃体系类的阻燃剂，在添加量较小时能在保证对材料力学影响极小的情况下实现1.6mmUL-94V-0的阻燃等级。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例1向高速混合机中加入氧化镁2份、笼状季戊四醇磷酸酯3份、二氧化钛1份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂KH570，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.2份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝18份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例2向高速混合机中加入氧化镁2份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)4份、双季戊四醇2份、高岭土2份、水菱镁矿1份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂KH570，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.2份、抗氧剂1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.2份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝12份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例3向高速混合机中加入氧化镁4份、沸石1份、碳酸镁3份、笼状季戊四醇磷酸酯1.5份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)3份、二氧化钛2份、高岭土1份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂KH570，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.1份、抗氧剂1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.3份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝15份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例4向高速混合机中加入硼酸锌1份、碳酸镁5份、沸石5份、海泡石2份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)15份、笼状季戊四醇磷酸酯5份、双季戊四醇5份、二氧化钛1份、高岭土5份、水菱镁矿4份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂KH570，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.6份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.6份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝15份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例5向高速混合机中加入氧化镁4份、硼酸锌4份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)6份、笼状季戊四醇磷酸酯12份、二氧化钛3份、高岭土2份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂KH550，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.2份、抗氧剂1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.3份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝13份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例6向高速混合机中加入硼酸锌1份、氧化镁10份、沸石5份、海泡石5份、硼酸锌4份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)15份、笼状季戊四醇磷酸酯15份、双季戊四醇20份、二氧化钛10份、高岭土5份、水菱镁矿5份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂KH550，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.5份、抗氧剂1680.5份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)1份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝20份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例7向高速混合机中加入氧化镁10份、硼酸锌4份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)15份、笼状季戊四醇磷酸酯15份、二氧化钛10份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂KH550，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.6份、抗氧剂1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.5份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝15份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例8向高速混合机中加入氧化镁1份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)1份、二氧化钛10份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂A-151，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.2份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝10份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例9向高速混合机中加入氧化镁5份、海泡石5份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)6份、笼状季戊四醇磷酸酯4份、二氧化钛5份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂A-151，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.2份、抗氧剂1680.3份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.3份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝12份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例10向高速混合机中加入氧化镁10份、海泡石5份、沸石5份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)12份、双季戊四醇10份、笼状季戊四醇磷酸酯10份、二氧化钛10份、高岭土5份，升温至50℃，混合搅拌，在搅拌过程中再加入硅烷偶联剂A-151，搅拌3分钟，继续加入抗氧剂10100.8份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.8份，混合搅拌5分钟，得预混物；将预混物转入低速混合机中，加水降温至常温，加入次磷酸铝15份，混合搅拌15分钟，即得阻燃剂。其中，次磷酸铝的制备方法为：取100g次磷酸钠溶于800g去离子水中，升温至80℃并搅拌，得次磷酸钠水溶液；然后将76g硫酸铝溶于400g去离子水中至完全溶解，得硫酸铝水溶液；最后将所述硫酸铝水溶液加入所述次磷酸钠水溶液中，搅拌并在80℃条件下反应2小时，冷却，过滤，干燥，粉碎，即得。实施例11取实施例1制备得到的阻燃剂19份用于玻璃纤维增强PA6材料中，其中，玻璃纤维增强PA6材料中，玻璃纤维的质量百分比为30%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表1。表1实施例11的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92165弯曲强度（MPa）GB9341-2000215缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199610.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0实施例12取实施例1制备得到的阻燃剂17份用于玻璃纤维增强PBT材料中，其中，玻璃纤维增强PBT材料中，玻璃纤维的质量百分比为30%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表2。表2实施例12的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92160弯曲强度（MPa）GB9341-2000200缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-19969.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0实施例13取实施例1制备得到的阻燃剂22份用于碳纤维和金属纤维复合增强的PBT材料中，其中，碳纤维和金属纤维复合增强的PBT中，碳纤维的质量百分比为15%，金属纤维的质量百分比为5%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表3。表3实施例13的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92185弯曲强度（MPa）GB9341-2000260缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199614.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0实施例14取实施例1制备得到的阻燃剂23份用于非增强的PA6材料中，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表4。表4实施例14的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-9250弯曲强度（MPa）GB9341-200075缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199615.8燃烧性能（3.2mm）UL-94V0无滴落物燃烧性能（1.6mm）UL-94V0无滴落物燃烧性能（1.0mm）UL-94V0无滴落物由表1-表4可知，本发明的阻燃剂在纤维增强PA6材料中和纤维增强的PBT材料中以及在非增强的PA6材料中均显示良好的物理性能和阻燃性能，并且加工性能良好。加工过程中无断条、发泡产生，完全可以作为一种PA6、PBT纤维增强材料的新型阻燃剂。实施例15取实施例2制备得到的阻燃剂22份用于玻璃纤维增强PA6材料中，其中，玻璃纤维增强PA6材料中，玻璃纤维的质量百分比为20%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表5。表5实施例15的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92150弯曲强度（MPa）GB9341-2000176缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199610.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0实施例16取实施例2制备得到的阻燃剂19份用于玻璃纤维增强PBT材料中，其中，玻璃纤维增强PBT材料中，玻璃纤维的质量百分比为30%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表6。表6实施例16的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92165弯曲强度（MPa）GB9341-2000195缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-19969.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0实施例17取实施例2制备得到的阻燃剂24份用于碳纤维和金属纤维复合增强的PA6材料中，其中，碳纤维和金属纤维复合增强的PA6中，碳纤维的质量百分比为20%，金属纤维的质量百分比为5%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表7。表7实施例17的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92215弯曲强度（MPa）GB9341-2000270缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199617.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0由表5-表7可知，本发明的阻燃剂在纤维增强PA6材料中和纤维增强的PBT材料中均显示良好的物理性能和阻燃性能，并且加工性能良好。加工过程中无断条、发泡产生，完全可以作为一种PA6、PBT纤维增强材料的新型、高效、环保的阻燃剂。实施例18取实施例3制备得到的阻燃剂17份用于玻璃纤维增强PBT材料中，其中，玻璃纤维增强PBT材料中，玻璃纤维的质量百分比为20%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表8。表8实施例18的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92135弯曲强度（MPa）GB9341-2000163缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199610.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0实施例19取实施例3制备得到的阻燃剂20份用于碳纤维和金属纤维复合增强的PA6材料中，其中，碳纤维和金属纤维复合增强的PA6中，碳纤维的质量百分比为15%，金属纤维的质量百分比为5%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表9。表9实施例19的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92217弯曲强度（MPa）GB9341-2000265缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199617.0燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0实施例20取实施例3制备得到的阻燃剂22份用于玻璃纤维增强PA6材料中，其中，玻璃纤维增强PA6材料中，玻璃纤维的质量百分比为30%，分别用双螺杆制粒并分别注塑3.2mm和1.6mm样条，进行阻燃检测和机械性能检测，记录检测结果，检测结果见表10。表10实施例20的样条的阻燃和机械性能检测结果项目检测方法检测结果拉伸强度（MPa）GB1040-92175弯曲强度（MPa）GB9341-2000210缺口冲击强度（KJ/㎡）GB1843-199612.6燃烧性能（3.2mm）UL-94V0燃烧性能（1.6mm）UL-94V0由表8-表10可知，本发明的阻燃剂在纤维增强PA6材料中和纤维增强的PBT材料中均显示良好的物理性能和阻燃性能，并且加工性能良好。加工过程中无断条、发泡产生，完全可以作为一种PA6、PBT纤维增强材料的新型、高效、环保的无卤阻燃剂。虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。当前第1页1 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