阻燃组合物、母料和玻璃纤维-尼龙组合物及制备方法与流程

本发明涉及一种阻燃组合物、阻燃母料和玻璃纤维-尼龙组合物及制备方法。

背景技术：

1、磷系阻燃剂不含有卤素、具有较高的阻燃效率和良好的电性能，广泛应用于玻璃纤维增强尼龙阻燃改性中。二乙基次膦酸铝是一种典型的阻燃剂。二乙基次膦酸铝的抗氧化性能差，在空气环境和高温下容易变色、发烟、甚至烧焦。二乙基次膦酸铝的添加量大，粉末粒径较小，容易出现下料架桥、喂料不均匀、造粒易断条等问题。

2、cn114672157a公开了一种玻纤增强尼龙用无卤阻燃母粒，包括尼龙和阻燃剂；阻燃剂由聚磷酸铵和磷酸三甲苯酯按照重量比1:3混合配制而成。该阻燃剂母料在用于制备玻璃纤维增强尼龙的过程中容易释放出有毒气体，会出现下料架桥等现象。

3、cn1763132a公开了一种阻燃性热塑性聚酯树脂组合物。该组合物的聚酯树脂不同于尼龙。

4、cn114364729a公开了一种阻燃组合物，包含a)次磷酸盐，和b)金属络合物，其包含选自cu、mg、ca、zn、mn、fe、co、ni、ti、al、sb、la、ce的金属me，羟基配体和含磷有机配体。该阻燃组合物在使用的过程中容易释放有毒气体。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种阻燃组合物，其能够有效地提高玻璃纤维-尼龙复合材料的阻燃性能，且使用过程中不会产生有毒气体，加工下料顺畅。进一步地，该阻燃组合物对玻璃纤维-尼龙复合材料的力学性能影响小。更进一步地，该阻燃组合物应用于玻璃纤维-尼龙复合材料后不会出现迁移现象，且对设备的腐蚀性小。本发明的另一个目的在于提供一种阻燃组合物的制备方法。本发明的再一个目的在于提供一种阻燃母料。本发明的又一个目的在于提供一种玻璃纤维-尼龙组合物。上述目的通过如下技术方案实现。

2、一方面，本发明提供一种阻燃组合物，包括40～60重量份膦酸盐、5～15重量份有机硅阻燃剂和2～8重量份无机硅协效剂；

3、其中，所述膦酸盐通过如下制备方法得到：

4、(1)将如式(i)所示的化合物缩聚，使其中部分的化合物形成多聚体，得到部分缩聚物；

5、

6、其中，r选自c1～c6的烷基，取代或未取代的苯基；

7、(2)将稀土无机盐与部分缩聚物反应，得到膦酸盐。

8、根据本发明的阻燃组合物，优选地，所述有机硅阻燃剂选自梯形硅氧烷、笼型倍半硅氧烷、硅橡胶中的一种或多种；所述无机硅协效剂选自硅灰石、层状硅酸盐、纳米二氧化硅、玻璃粉中的一种或多种。

9、根据本发明的阻燃组合物，优选地，所述无机硅协效剂为经硅烷偶联剂改性后的无机硅协效剂，所述硅烷偶联剂为单端反应型聚硅氧烷型偶联剂。

10、另一方面，本发明提供上述阻燃组合物的制备方法，包括如下步骤：

11、(1)将如式(i)所示的化合物在无机酸和醋酸酐的存在下进行缩聚，使其中部分的化合物形成多聚体，得到部分缩聚物；

12、

13、其中，r选自c1～c6的烷基，取代或未取代的苯基；

14、(2)将稀土无机盐与部分缩聚物反应，得到膦酸盐；

15、(3)将包括40～60重量份膦酸盐、5～15重量份有机硅阻燃剂和2～8重量份无机硅协效剂的原料混合，得到所述阻燃组合物。

16、根据本发明的制备方法，优选地，式(i)所示的化合物与醋酸酐的摩尔比为(0.2～0.4)：(0.1～0.3)；式(i)所示的化合物与无机酸的质量比为1:(1～5)；式(i)所示的化合物与稀土无机盐中的稀土元素的摩尔比为(0.2～0.4)：(0.08～0.35)。

17、根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，将如式(i)所示的化合物在无机酸和醋酸酐的存在下，在110～150℃下进行缩聚5～15h；步骤(2)中，将稀土无机盐与部分缩聚物在70～110℃下反应2～10h。

18、再一方面，本发明提供一种阻燃母料，包括25～40重量份第一尼龙和50～75重量份如权利要求1～3任一项所述的阻燃组合物。

19、根据本发明的阻燃母料，优选地，所述阻燃母料还包括0.5～5重量份润滑剂和0.1～3重量份抗氧剂；所述第一尼龙由含有5～18个碳原子的二元胺和含有5～18个碳原子的二元酸聚合得到，或由含有5～15个碳原子的聚酰胺聚合得到；所述润滑剂选自硬脂酸铝、硬脂酸锂、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硅酮粉、聚酰胺蜡、蒙旦蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、润滑剂taf中的一种或多种；所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、磷系抗氧剂、硫醚系抗氧剂、金属盐抗氧剂中的一种或多种。

20、又一方面，本发明提供一种玻璃纤维-尼龙组合物，由包括1～8重量份第二尼龙，0.5～6重量份玻璃纤维和0.5～5重量份如权利要求7或8所述的阻燃母料的原料制备得到。

21、根据本发明的的玻璃纤维-尼龙组合物，优选地，所述原料中还包括0.1～2重量份助剂；所述助剂选自抗氧剂、润滑剂、稳定剂、防腐剂中的一种或多种。

22、本发明的阻燃组合物能够有效地提高玻璃纤维-尼龙复合材料的阻燃性能，且使用过程中不会产生有毒气体，加工下料顺畅。进一步地，该阻燃组合物对玻璃纤维-尼龙复合材料的力学性能影响小。更进一步地，该阻燃组合物应用于玻璃纤维-尼龙复合材料后不会出现迁移现象，且对设备的腐蚀性小。

技术特征：

1.一种阻燃组合物，其特征在于，包括40～60重量份膦酸盐、5～15重量份有机硅阻燃剂和2～8重量份无机硅协效剂；

2.根据权利要求1所述的阻燃组合物，其特征在于，所述有机硅阻燃剂选自梯形硅氧烷、笼型倍半硅氧烷、硅橡胶中的一种或多种；所述无机硅协效剂选自硅灰石、层状硅酸盐、纳米二氧化硅、玻璃粉中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的阻燃组合物，其特征在于，所述无机硅协效剂为经硅烷偶联剂改性后的无机硅协效剂，所述硅烷偶联剂为单端反应型聚硅氧烷型偶联剂。

4.根据权利要求1所述的阻燃组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：

7.一种阻燃母料，其特征在于，所述阻燃母料包括25～40重量份第一尼龙和50～75重量份如权利要求1～3任一项所述的阻燃组合物。

8.根据权利要求7所述的阻燃母料，其特征在于，所述阻燃母料还包括0.5～5重量份润滑剂和0.1～3重量份抗氧剂；

9.一种玻璃纤维-尼龙组合物，其特征在于，所述玻璃纤维-尼龙组合物由包括1～8重量份第二尼龙，0.5～6重量份玻璃纤维和0.5～5重量份如权利要求7或8所述的阻燃母料的原料制备得到。

10.根据权利要求9所述的玻璃纤维-尼龙组合物，其特征在于，所述原料中还包括0.1～2重量份助剂；所述助剂选自抗氧剂、润滑剂、稳定剂、防腐剂中的一种或多种。

技术总结
本发明公开了一种阻燃组合物、母料和玻璃纤维‑尼龙组合物及制备方法。该阻燃组合物包括40～60重量份膦酸盐、5～15重量份有机硅阻燃剂和2～8重量份无机硅协效剂；其中，所述膦酸盐通过如下制备方法得到：(1)将式(I)所示的化合物缩聚，使其中部分的化合物形成多聚体，得到部分缩聚物；(2)将稀土无机盐与部分缩聚物反应，得到膦酸盐。该阻燃组合物能够有效地提高玻璃纤维‑尼龙复合材料的阻燃性能，且使用过程中不会产生有毒气体，加工下料顺畅。

技术研发人员：于晓丽,窦伟,曹鸿璋,唐瑜,周晓东,赵丽丽,芦婷婷,郭立影,曹露雅,韩德全,田虎虎,王慧,齐钰璇,葛瑞祥,陈明光,吴豪,白雪
受保护的技术使用者：包头稀土研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27