含Ho元素的阻燃协效剂的制备方法及其阻燃改性通用塑料的应用
【专利说明】含Ho元素的阻燃协效剂的制备方法及其阻燃改性通用塑料的 应用
[0001] 本发明涉及一种含钬(Ho)元素的阻燃协效剂的制备方法，然后应用在通用塑料 上，使其获得了较好的阻燃性能。
【背景技术】
[0002] 传统的通用塑料阻燃剂主要分为无机氢氧化物和有机卤代烃两大类，然而无机氢 氧化物阻燃剂用量大，损害通用塑料材料的机械性能;有机卤代烃阻燃剂添加量少，但燃烧 后生成有毒挥发气体，污染环境，因此在通用塑料中使用绿色膨胀型阻燃剂是本发明的亮 点之一〇
[0003]其次，膨胀型阻燃剂的添加量需要达到一定量才能发挥相应的阻燃作用，为了降 低膨胀型阻燃剂用量，提高通用塑料材料机械性能，并降低成本，提高利用，取得较好的阻 燃效，选用催化效果更好的4A分子筛作为阻燃协效剂是本发明的亮点之二。
[0004]再次，稀土元素Ho的加入能更好地提高4A分子筛的催化效果，使得塑料机体的阻 燃性能进一步提高，将含有Ho元素的4A分子筛作为膨胀型阻燃剂的协效剂应用到通用塑料 基体中是本发明的亮点之三。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于将Ho元素引入4A分子筛后，协同膨胀型阻燃剂应用在通用塑料 中取得了较好的阻燃效果。
[0006]本发明所提共的膨胀型阻燃通用塑料所需要的特征物质组分及其质量份数(每 1 〇〇份质量的塑料基体中添加剂的质量，以下简称"份"）如下：
[0007]通用塑料100份、膨胀型阻燃剂13-48份、偶联剂1-3份、抗氧剂1-2份、阻燃协效剂 0-5份。
[0008]本发明所提供的膨胀阻燃体系及协效剂特征物质组分及质量份数为：聚磷酸铵 10-30份，季戊四醇3-12份，三聚氰胺0-6份，含Ho元素的4A分子筛0.5-5份。
[0009]本发明所提供的通用塑料包括低密度聚乙烯(LDPE)、聚4-甲基-1-戊烯(P4MP)、聚 偏氯乙稀树脂(PVDC)、聚苯乙稀(PS)、丙稀腈-苯乙稀二元共聚物(AS)、丙稀晴-氯化聚乙 烯-苯乙烯三元共聚物(ACS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)、氨基树脂、酚醛树脂、聚氨酯 (PU)、环氧树脂、不饱和聚酯等通用塑料中的一种或者多种混合物。
[0010] 本发明所提供的复合膨胀型阻燃通用塑料制备方法如下：
[0011] (1 )4A分子筛经干燥，研磨细化至20-200μπι后，将4A分子筛与质量分数为10-40 % 铵盐溶剂按质量比1:10混合，取质量为上述溶液的〇.5%-8%浓度为0.5-5mol/L的钬盐溶 液加入至上述溶液中，用〇.5-3mol/L的盐酸调节溶液PH至3-6,于30-100°C搅拌l_5h，室温 下抽滤，40-100°C下干燥l_24h;
[0012] (2)将通用塑料以及抗氧化剂、膨胀阻燃体系及协效剂于高速搅拌机中混合均匀， 经双螺杆挤出机挤出造粒，烘干即得膨胀型阻燃通用塑料粒料。
[0013] 本发明具有以下有益效果：
[0014] 本发明所提供的含钬的4A分子筛作为阻燃协效剂，在于膨胀型阻燃剂复配之后阻 燃通用塑料，具有阻燃效率高、成本低廉，无毒环保，制备工艺简单的效果。
【具体实施方式】
[0015] 下述实施例中所指的份数均指质量份数。
[0016] 实施例1:
[0017] (1)4A分子筛经干燥，研磨过筛至20μπι后，将4A分子筛与质量分数为10%铵盐溶剂 按质量比1:10混合，取质量为上述溶液的〇.5%，浓度为0.5mol/L的钬盐溶液加入至上述溶 液中，用lmol/L的盐酸调节溶液PH至3.5，于40°C搅拌8h，室温下抽滤，40°C下干燥24h，密封 备用。
[0018] (2)将聚丙烯100份、聚磷酸铵10份、季戊四醇3份、含Ho的4A分子筛0.5份、抗氧化 剂1份，于高速搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，其中挤出温度170-200°C，螺 杆转速25-40r/min。将得到的颗粒经过压片机压片成型，得到膨胀型阻燃聚丙烯。
[0019] 实施例2:
[0020] (1)4A分子筛经干燥，研磨过筛后，将4A分子筛与质量分数为40%铵盐溶剂按质量 比1:10混合，取质量为上述溶液的8%，浓度为lmol/L的钬盐溶液加入至上述溶液中，用 1mo1 /L的盐酸调节溶液PH至6，于10 0 °C搅拌1h，室温下抽滤，10 0 °C下干燥2h，密封备用。
[0021] (2)将聚丙烯100份、聚磷酸铵30份、季戊四醇12份、三聚氰胺6份、含Ho的4A分子筛 5份、抗氧化剂2份，于高速搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，其中挤出温度 170-200°C，螺杆转速25-40r/min。将得到的颗粒经过压片机压片成型，得到膨胀型阻燃聚 丙烯。
[0022] 实施例3:
[0023] (1)4A分子筛经干燥，研磨过筛后，将4A分子筛与质量分数为20%铵盐溶剂按质量 比1:10混合，取质量为上述溶液的5%，浓度为lmol/L的钬盐溶液加入至上述溶液中，用 1mo1 /L的盐酸调节溶液PH至5，于10 0 °C搅拌1h，室温下抽滤，10 0 °C下干燥2h，密封备用。 [0024] (2)将聚丙烯100份、聚磷酸铵23份、季戊四醇8份、含Ho的4A分子筛2.5份、抗氧化 剂1份，于高速搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，其中挤出温度170-200°C，螺 杆转速25-40r/min。将得到的颗粒经过压片机压片成型，得到膨胀型阻燃聚丙烯。
[0025] 实施例4:
[0026] (1)4A分子筛经干燥，研磨过筛后，将4A分子筛与质量分数为15%铵盐溶剂按质量 比1:10混合，取质量为上述溶液的3%，浓度为lmol/L的钬盐溶液加入至上述溶液中，用lmol/L的盐酸调节溶液PH至4.5，于100°C搅拌lh，室温下抽滤，100°C下干燥2h，密封备用。 [0027] (2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物100份、聚磷酸铵15份、季戊四醇5份、三聚氰胺5份、含 Ho的4A分子筛2份、抗氧化剂1份于高速搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，粒料 烘干后经压片机压片成型即得膨胀型阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物。
[0028] 实施例5:
[0029] (1)4A分子筛经干燥，研磨过筛后，将4A分子筛与质量分数为15%铵盐溶剂按质量 比1:10混合，取质量为上述溶液的3%，浓度为lmol/L的钬盐溶液加入至上述溶液中，用 lmol/L的盐酸调节溶液PH至4.5，于100°C搅拌lh，室温下抽滤，100°C下干燥2h，密封备用。
[0030] (2)将聚苯乙烯100份、聚磷酸铵20份、季戊四醇5份、含Ho的4A分子筛2.5份、抗氧 化剂1份于高速搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，粒料烘干后经压片机压片成 型即得膨胀型阻燃聚苯乙烯。
[0031] 表1.各实施例阻燃测试结果
【主权项】
1. 一种含钬(Ho)元素的阻燃协效剂的制备方法:4A分子筛经干燥，研磨细化至20-200μ m后，将4Α分子筛与质量分数为10-40 %铵盐溶剂按质量比1:10混合，取质量为上述溶液的 0.5%-8%浓度为0.5-5mol/L的钬盐溶液加入至上述溶液中，用lmol/L的盐酸调节溶液PH至 3.5-6，于40-100°(3搅拌1-811，室温下抽滤，40-100°(3下干燥2-2411。2. 根据权利要求1所述的阻燃协效剂的制备方法，其特征在于分子筛的粒径为20-200μ m〇3. 根据权利要求1所述的阻燃协效剂的制备方法，其特征在于改性过程中所用的铵盐 溶剂的质量分数为10-40 %。4. 根据权利要求1所述的阻燃协效剂的制备方法，其特征在于改性过程中所用的钬盐 溶液的浓度为0.5-5mol/L，且所用的量为权利要求3中所述溶液质量的0.5-8%。5. 根据权利要求1所述的阻燃协效剂的制备方法，其特征在于溶液的PH被盐酸调节至 3.5~6〇6. 根据权利要求1所述的阻燃协效剂的制备方法，其特征在于反应温度为40-100°C。7. 根据权利要求1所述的阻燃协效剂的制备方法，其特征在于反应时间为l_8h。8. -种膨胀型阻燃剂协同其他化合物复合阻燃通用塑料的方法，将通用塑料100份、抗 氧化剂1-2份、膨胀阻燃体系13-48份于高速搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒， 经烘干即得膨胀型阻燃通用塑料粒料。其特征在于，还包括含Ho元素的4A分子筛0.5-5份作 为阻燃协效剂。9. 根据权利要求8所述的复合阻燃通用塑料，其特征在于所述的通用塑料包括低密度 聚乙烯(LDPE)、聚4-甲基-1-戊烯(P4MP)、聚偏氯乙烯树脂(PVDC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙稀二元共聚物(AS)、丙稀晴-氯化聚乙稀-苯乙稀三元共聚物(ACS)、乙稀-醋酸乙稀共 聚物(EVA)、氨基树脂、酚醛树脂、聚氨酯(PU)、环氧树脂、不饱和聚酯等通用塑料中的一种 或者多种混合物。10. 根据权利要求8所述的膨胀型阻燃体系，其特征在于，该体系包含聚磷酸铵10-30 份、季戊四醇3-12份、三聚氰胺0-6份。
【专利摘要】本发明涉及一种含钬(Ho)元素的阻燃协效剂的制备方法，然后应用在通用塑料上，使其获得了较好的阻燃性能。依据本发明所制备的复合膨胀型阻燃通用塑料，其所需要的特征物质及其质量份数如下：通用塑料100份、聚磷酸铵10-30、季戊四醇3-12份、三聚氰胺0-6份、抗氧剂1-2份和含钬的新型分子筛0-6份。本发明所提供的新型分子筛作为阻燃协效剂时具有阻燃效率高、成本低、环保无毒的特点。
【IPC分类】C08K13/04, C08K3/32, C08L25/06, C08K5/3492, C08L23/08, C08K7/26, C08L23/12, C08K5/053
【公开号】CN105462072
【申请号】CN201610022613
【发明人】张胜, 宋晓卉, 谷晓昱, 唐武飞, 王爱娟
【申请人】北京化工大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月13日