[發明專利]稀土氫氧化物作為阻燃增效劑在高分子材料中的應用

無效

• 申請號: 201110008789.1
• 申請日: 2011-01-06
• 公開（公告）號: CN102174220A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 孔繁清;閆慧忠;李金;熊瑋;李寶犬;王利
• 申請（專利權）人: 包頭稀土研究院
• 主分類號: C08L23/00
• 分類號: C08L23/00;C08L67/00;C08K9/02;C08K3/22;C08K3/32;C08K5/098
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 張少華

技術領域

本發明涉及一種稀土氫氧化物作為阻燃增效劑在高分子材料中的應用，屬于阻燃型高分子材料領域。

背景技術

由于高分子材料具有節能、質輕、加工性能好等獨特的性質，被廣泛應用于國民經濟的各個領域。但因大多數高分子材料易燃、燃燒速度很快、發熱量很高、產煙量大以及釋放毒性氣體，對人民的生命和財產造成了嚴重威脅。目前國內外對高分子材料阻燃主要采用添加阻燃劑，阻燃劑是一類能夠阻止聚合物材料引燃或抑制火焰傳播的助劑，采用阻燃材料是防止和減少火災的戰略性措施之一，是關系到“環境和人類”的重大舉措。阻燃劑主要有含鹵體系和無鹵體系，含鹵體系阻燃劑燃燒時釋放出大量煙氣和有毒或腐蝕性的氣體，容易造成“二次污染”和臭氧層破壞而逐漸被淘汰。無鹵體系是一種環保型阻燃劑，主要包括膨脹型阻燃劑和無機阻燃劑。膨脹型阻燃劑是以磷氮為核心元素的復合阻燃劑，主要構成部分是酸源(脫水劑)、碳源(成碳劑)及氣源(發泡劑)，膨脹型阻燃劑處于開發階段，現有膨脹型阻燃體系普遍存在著添加量大、阻燃效率低、吸濕嚴重、阻燃劑的三個組分過于分散及難以協同作用等問題。無機阻燃劑包括以氫氧化鋁和氫氧化鎂為代表的鋁-鎂系、磷酸鹽類的無機磷系、銻系以及硼系、錫系、無機硅和鉬類，由于無機阻燃劑大部分是填料型的，在高分子材料中存在相容性差、添加量大、難于分散，影響材料的物理機械性能及加工性能等問題。

稀土元素獨特的價電子結構使其具有許多獨特的作用，目前稀土化合物在高分子領域的應用集中在烯烴聚合/共聚物催化劑、聚氯乙烯的熱穩定劑、填充改性聚合物和制備稀土功能材料，關于稀土化合物在高分子阻燃方面的報道極少，南京理工大學化工學院的張焱等人(遼寧化工，2002，31(8)：339-)研究了稀土金屬氧化物與聚磷酸銨阻燃劑的協同阻燃作用，認為稀土金屬氧化物本身無明顯阻燃作用，但與聚磷酸銨存在協同作用。另外，中國科學技術大學的胡源等人(發明專利，200910144734.6)將磷酸鑭、磷酸鈰作為阻燃增效劑，不僅提高了氮磷類膨脹阻燃劑的阻燃效率，而且減少了阻燃劑對基體力學性能的不利影響。

阻燃化是高分子材料改性的重要內容之一，各國相繼制定了有關材料阻燃的法規，對高分子材料的阻燃性能提出越來越高的要求，甚至在一些領域成為高分子材料的必要性能，高效、清潔的阻燃劑是高分子阻燃的發展趨勢。

發明內容

本發明的目的是針對現有在高分子材料中加入的無鹵阻燃劑存在弊端，特別是阻燃效率的問題，提供一種稀土氫氧化物作為阻燃增效劑在高分子材料中的應用。

稀土是我國的優勢資源，開發稀土新用途是稀土行業急需解決的問題。稀土氫氧化物本身無毒，燃燒時不會生成的有毒或腐蝕性氣體及煙霧，具有原料來源充足，制造工藝簡單，價格低廉，因此便于推廣且具有市場競爭力。近年來，化學合成工藝的完善和成熟使材料超微粒化成為可能，超微粒稀土氫氧化物的加入，一方面可以降低阻燃劑的加入量，另一方面可以減少因阻燃劑加入所造成的對基材物理機械性能的影響。另外，稀土氫氧化物具有足夠的熱穩定性，脫水溫度在250～400℃之間，在被阻燃基材的加工溫度下不會分解，符合阻燃劑的要求。本發明正是針對稀土氫氧化物所具有的阻燃特性，將稀土氫氧化物應用到阻燃領域，開辟稀土化合物在高分子阻燃領域中的應用。

本發明的目的是通過以下方式實現的：

將稀土氫氧化物作為阻燃增效劑以微米級及微米級以下的超細粒子的形式添加到高分子材料中，稀土氫氧化物占體系重量百分比為0.5-5wt.％；無鹵阻燃劑占體系重量百分比為14.5-45wt.％；高分子材料占體系的重量百分比為50-85wt.％；其中：稀土氫氧化物選用下列稀土氫氧化物中的一種或幾種：①單一稀土氫氧化物，氫氧化鑭、氫氧化鐠、氫氧化釔、氫氧化釹；②混合稀土氫氧化物，富鑭混合稀土或/和富鈰混合稀土；③復合稀土氫氧化物，兩種以上單一稀土氫氧化物復合；④稀土化合物，氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釔、磷酸鑭、磷酸鈰或者硬脂酸鑭中的一種或幾種與單一稀土氫氧化物或混合稀土氫氧化物的混合物；⑤磷酸處理表面改性的稀土氫氧化物。

所述磷酸處理表面改性的稀土氫氧化物，所用磷酸的濃度為1％-85wt.％。

所述高分子材料是聚烯烴、聚酯或苯基聚合物中的一種。

所述無鹵阻燃劑包括無機阻燃劑和膨脹型阻燃劑兩大類，其中無機阻燃劑包括氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化銻、氧化錫、氧化鉬、硼酸鋅、紅磷、鉬酸銨、氧化鋯和氫氧化鋯，膨脹型阻燃劑包括聚磷酸銨、三聚氰胺及其鹽、磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、焦磷酸銨、磷酸鋅、磷-氮系單質膨脹型阻燃劑和磷-氮系混合膨脹阻燃劑。