[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)鹵膨脹型阻燃聚烯烴復(fù)合材料

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910058624.8
• 申請(qǐng)日: 2009-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101508809A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玉忠;劉云;王俊勝;鄧承梁;王德義;宋艷朋;夏爽;趙婧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué);江蘇安格特新材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L23/12
• 分類(lèi)號(hào): C08L23/12;C08L23/06;C08L23/08;C08K13/02;C08K3/32;C08K5/3492;C08K3/34;C08K3/22;C08K3/10;C08K3/20
• 代理公司: 成都科海專(zhuān)利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 唐麗蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于阻燃聚烯烴復(fù)合材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效無(wú)鹵膨脹型阻燃聚烯烴復(fù)合材料，包括無(wú)鹵膨脹型阻燃長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。

背景技術(shù)

聚烯烴是一類(lèi)性能優(yōu)異的熱塑性合成樹(shù)脂，其不僅加工方便、力學(xué)性能和電絕緣性好，而且還具有耐化學(xué)腐蝕、無(wú)毒、密度小等特點(diǎn)，在工業(yè)建設(shè)、汽車(chē)工業(yè)、家用電器、電子電器、包裝及建材等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。而玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(簡(jiǎn)稱(chēng)熱塑性玻璃鋼，GRTP)，據(jù)資料報(bào)道，在過(guò)去幾年里，其市場(chǎng)平均年增長(zhǎng)率為5～6％，尤其是其中長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFRT)發(fā)展更快，在過(guò)去的10年中以30％的年增長(zhǎng)率在上升。LFRT的基體塑料主要是聚丙烯。

20世紀(jì)90年代中期，隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，以及人們的環(huán)保節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，汽車(chē)輕量化開(kāi)始成為新型汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)。汽車(chē)工業(yè)的這一發(fā)展趨勢(shì)使得人們?cè)俅螌⒆⒁饬D(zhuǎn)向LFRT的研究和開(kāi)發(fā)上來(lái)，一些世界級(jí)的公司紛紛開(kāi)發(fā)出了一系列長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料材料以及相應(yīng)的制備工藝和設(shè)備，分別擁有自己的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性粒料在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，其中長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯被用于轎車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、儀表板骨架、蓄電池托架、座椅骨架、轎車(chē)前端模塊、保險(xiǎn)杠、行李架、備胎盤(pán)、擋泥板、風(fēng)扇葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)、車(chē)頂棚襯架等。EATC(歐洲熱塑性復(fù)合材料聯(lián)盟)認(rèn)為，LFRT材料優(yōu)異的性價(jià)比及其所具有的環(huán)保、密度低等方面的優(yōu)點(diǎn)使其在汽車(chē)應(yīng)用中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。到2010年，汽車(chē)用LFRT預(yù)計(jì)每年將有10％的增長(zhǎng)。

但是，很遺憾的是，不管是聚烯烴，還是長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的極限氧指數(shù)(Limited?Oxygen?Index，LOI)都很低，不僅非常容易燃燒、燃燒發(fā)熱量大，而且燃燒過(guò)程產(chǎn)生的大量不飽和氣體，還要反過(guò)來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)燃燒。加之燃燒過(guò)程材料產(chǎn)生的熔滴極易傳播火焰，這就使得其不能應(yīng)用于對(duì)材料阻燃性能要求較高的場(chǎng)合，需要對(duì)其進(jìn)行阻燃改性。

聚烯烴的阻燃改性的方式有很多種，主要是在聚烯烴中通過(guò)加入添加型阻燃劑來(lái)進(jìn)行。目前用于聚烯烴阻燃改性的添加型阻燃劑主要有鹵素化合物和氫氧化鎂或氫氧化鋁等無(wú)機(jī)添加劑。含鹵素的添加型阻燃劑，特別是含氯、溴的阻燃劑，雖然應(yīng)用廣泛且阻燃效果好，但是在燃燒時(shí)會(huì)釋放大量有毒、帶腐蝕性的鹵化氫氣體，可導(dǎo)致單純由火所不能引起的電路系統(tǒng)開(kāi)關(guān)和其它金屬物件的腐蝕，以及對(duì)人體呼吸道和其它器官造成危害甚至因窒息而威脅生命安全；加之因聚合物的揮發(fā)物得不到完全燃燒，會(huì)使分解產(chǎn)物形成大量的炭粒，產(chǎn)生大量煙霧，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員的撤離、救援和恢復(fù)工作極為不利，成為火災(zāi)中十分危險(xiǎn)的因素。目前已被摒棄。因此，開(kāi)發(fā)新的無(wú)鹵阻燃劑成為阻燃領(lǐng)域的一大課題。

無(wú)鹵膨脹型阻燃劑就是這樣應(yīng)運(yùn)而生的，它是以磷、氮為主要成分，集炭源、酸源和氣源于一體的阻燃體系。用它阻燃的聚合物受熱時(shí)，表面會(huì)生成一層可起到隔熱、隔氧、抑煙，并能防止產(chǎn)生一定厚度的均勻炭質(zhì)泡沫層，該炭質(zhì)泡沫層具有良好的阻燃性能。因此，無(wú)鹵膨脹型阻燃劑被譽(yù)為阻燃技術(shù)的一次革命。但是與含鹵素的阻燃劑相比膨脹型阻燃劑的阻燃效率不高，需要較高的添加量才能達(dá)到所需要的阻燃要求，這樣不僅會(huì)影響材料的機(jī)械性能，同時(shí)也提高了阻燃材料的成本價(jià)格。如中國(guó)專(zhuān)利CN03138746.2公開(kāi)的一種新型無(wú)鹵阻燃聚丙烯材料的制備，該材料是采用添加量比較大(30％以上)的傳統(tǒng)的膨脹型阻燃劑聚磷酸銨、密胺磷酸鹽和季戊四醇阻燃聚丙烯。中國(guó)專(zhuān)利CN1556136A公開(kāi)的一種以縮水甘油胺類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂包覆聚磷酸銨、無(wú)機(jī)物和三嗪化合物或其衍生物構(gòu)成的無(wú)鹵膨脹型阻燃劑阻燃聚烯烴，也需要添加28％或更多的阻燃劑時(shí)，垂直燃燒才能夠達(dá)到V-0。中國(guó)專(zhuān)利CN101280086A公開(kāi)的一種環(huán)保阻燃聚丙烯專(zhuān)用料，該材料需添加35％由聚磷酸銨和季戊四醇組成的阻燃劑、10％沸石、10％尼龍6時(shí)所制得阻燃聚丙烯的垂直燃燒才達(dá)到V-0級(jí)。中國(guó)專(zhuān)利CN101293984A公開(kāi)的一種膨脹成炭阻燃聚丙烯組合物，該組合物添加了25％的由聚磷酸銨、季戊四醇、蒙脫土和氧化鋅，其LOI可以達(dá)到35.0，垂直燃燒為V-0級(jí)。由于以上專(zhuān)利文獻(xiàn)所公開(kāi)復(fù)合材料都存在著膨脹型阻燃劑添加量大的問(wèn)題，因而不僅對(duì)阻燃復(fù)合材料的力學(xué)性能影響較大，且還會(huì)帶來(lái)成本的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有無(wú)鹵膨脹型阻燃劑阻燃聚烯烴時(shí)阻燃效率較低、添加量大，對(duì)材料的物理機(jī)械性能影響較大的問(wèn)題，提供一種添加量少、阻燃效率高的無(wú)鹵膨脹阻燃聚烯烴復(fù)合材料。