[發明專利]無鹵復合阻燃劑及在制備阻燃熱塑性彈性體復合材料中的應用

有效

• 申請號: 201110265602.6
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102352057A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 雷自強;張哲;許劍;武戰翠;張惠怡;沈智;王其召;楊志旺
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C08K13/04
• 分類號: C08K13/04;C08K7/26;C08K3/34;C08K5/3492;C08K13/06;C08K9/04;C08L25/04;C08L53/02;C08L23/00;C08L47/00;C08L27/06;C08L75/04;C08L67/00
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明涉及一種無鹵復合阻燃劑，尤其涉及一種以坡縷石粘土、磷酸三聚氰胺及空心微珠為原料復配而成的無鹵復合阻燃劑，屬于復合填料技術領域。本發明還涉及該無鹵復合阻燃劑在制備阻燃熱塑性彈性體中的應用。

背景技術

熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機械性能和軟質塑料的工藝加工性能。由于不需再像橡膠那樣經過熱硫化，因而使用簡單的塑料加工機械即可很容易地制成最終產品。它的這一特點，使橡膠工業生產流程縮短了l/4，節約能耗25%~40%，提高效率10~20倍，堪稱橡膠工業又一次材料和工藝技術革命。

熱塑性彈性體廣泛應用于造膠鞋、膠布等日用制品，防水卷材、膠管、膠帶、膠條、膠板、膠件、電線電纜包線以及膠粘劑等各種工業用品及食品醫療領域。同時，熱塑性彈性體還可代替橡膠大量用在PVC、PE、PP、PS等通用熱塑性樹脂甚至PU、PA、CA等工程塑料的改性上面，使塑料工業也出現了嶄新的局面。

但熱塑性彈性體也存在一些缺點，其中易燃性使得其在使用過程中對生命財產安全造成了很大的危害。我國國家標準及部分行業標準中對所使用材料的燃燒性能給出了明確的規定，要求氧指數必須大于30，水平垂直燃燒達到UL94V-0級或者UL94V-1，所以必須對熱塑性彈性體進行阻燃改性，使其更廣泛的應用于各個領域。

近年來，大量科研工作者對熱塑性彈性體進行了各種阻燃改性研究，例如中國專利CN101205324A中公開了一種無鹵電線電纜護套料的制備方法，但該材料制備過程所添加阻燃原料種類繁多，且只提到耐燃性為“成功”，并沒有對阻燃能力進行明確的描述；另外也沒有考察材料的力學性能。李曉燕等人（熱塑性聚烯烴彈性體/磷酸二氫銨阻燃復合體系的性能，大連工業大學學報，2010,?29(2):?137-139）研究了磷酸二氫銨對熱塑性彈性體的阻燃能力，但氧指數只有25.9，不能滿足國家對電線電纜及建材的要求。

發明內容

本發明的目的針對現有技術中存在的問題，提供一種阻燃性能好，又不影響熱塑性彈性體力學性能的無鹵復合阻燃劑。

本發明的另一目的是提供一種該無鹵復合阻燃劑在制備阻燃熱塑性彈性體中的應用。

（一）無鹵復合阻燃劑

本發明的無鹵復合阻燃劑，是由坡縷石粘土、磷酸三聚氰胺及空心微珠為原料混合而成。

坡縷石是一種具鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其密度低，顏色較淡，與高分子復合后不會嚴重影響其重量和透明性；坡縷石硬度在2~2.5，容易加工成納米-微米級顆粒；坡縷石的微孔結構，使其對氣體有著強吸附作用，中空隔熱絕熱能夠阻斷熱的傳遞，它的吸水和保水性能，在高溫下能產生水蒸氣阻斷氧氣，坡縷石本身不揮發，效果持久、價格低廉、煙霧小，兼有阻燃、抑煙和降低有毒氣體的功能，是一種理想的無公害阻燃材料。

磷酸三聚氰胺在受熱時可分解產生氨氣和磷的含氧酸，氨氣可以稀釋可燃氣體和空氣中的氧氣等氣體的濃度，從而其阻止燃燒的作用。生成的含氧酸（包括它們中的某些聚合物）是強脫水劑，可使聚合物迅速脫水炭化，阻斷聚合物與氧氣的接觸，在固相起阻燃作用。另外，有機磷系阻燃劑熱分解所形成的氣態產物中含有PO·游離基，它可以捕獲H·游離基及OH·游離基，致使火焰中的H·及OH·游離基濃度大為下降，而起到抑制燃燒鏈式反應的作用。

空心微珠是一種新型多功能非金屬粉體材料，直徑在0.01-400?μm間，外觀為灰白或灰色，松散，球形，流動性好、中空、有堅硬的外殼，空心微珠屬于鋁硅酸類無機粉體材料，主要成份為SiO₂和Al₂O₃，被譽為“空間時代材料”。由于空心微珠熱變形溫度大于1350℃，其腔體中所含CO₂、N₂為窒息性氣體；空心微珠可在材料表面形成完整的覆蓋層，其非常低的導熱性能阻隔了熱量向內部基材表面的傳遞，從而降低了基材的熱分解速度；由于熱塑性彈性體基材分解釋放可燃氣的速度減低，致使火焰在材料表面的傳播速度顯著降低。因此，空心微珠可提高熱塑性彈性體材料的阻燃性能。

本發明將坡縷石粘土、磷酸三聚氰胺及空心微珠進行混合復配，使得三者的阻燃作用相互配合、相互促進，從而更進一步提高了復合阻燃劑的阻燃性能。

經過大量的摸索和實驗，我們發現復合阻燃劑中各原料組份按下述重量份配比，復合阻燃劑都具有很好的阻燃性能：

坡縷石粘土40份，磷酸三聚氰胺40~55份，空心微珠20~5份。

優選配比為：