[發明專利]一種用于玻纖增強PA6的環保無鹵阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210066296.8
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102604376A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 牛民卜;畢燕;耿玉杰
• 申請（專利權）人: 濟南泰星精細化工有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08K13/04;C08K7/14;C08K3/32;C08K5/3492;C08K3/34;C08K3/38
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

技術領域

本發明涉及一種新型的磷、氮系環保無鹵阻燃劑，該阻燃劑用于玻纖增強的尼龍6(PA6)。

背景技術

尼龍，即聚酰胺(PA)，是主鏈上含有酰胺基團(-NHCO-)的高分子化合物，是重要的工程樹脂，居五大通用工程塑料之首，在日常生活和工業領域中應用十分廣泛。根據聚酰胺單元鏈節中含碳原子數目不同可分為PA6、PA66、PA46等，其中PA6、PA66應用最廣泛，產量最大。PA6具有良好的綜合性能。但因其分子結構中含有親水基團酰胺基，故易吸水、吸濕，結果引起制品機械強度下降，并影響到尺寸穩定性，PA6雖然有一定的自熄性，但仍是可燃物，在帶電工作環境中，由于漏電、短路、電弧、電火花的情況引起的火災的危險依然存在，采用玻璃纖維(簡稱玻纖)增強可克服PA6機械性能方面的不足，但玻纖的加入使得PA6由于“燈芯效應”更易燃燒，因此從20世紀70年代開始，世界各國對提高尼龍的阻燃性能進行了廣泛的研究。

目前阻燃PA6所用的阻燃劑70％為含鹵阻燃劑，含鹵阻燃劑雖然具有良好的阻燃效果，但是由于其釋放出大量的煙霧和有毒氣體刺激眼睛和呼吸系統，會造成“二次傷害”。特別是多溴二苯類，會產生二苯類物質，可能對人體有致癌作用，因此含鹵阻燃劑的應用受到了很大限制，開發切實可行的無鹵阻燃劑勢必成為當務之急。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于玻纖增強PA6的環保無鹵阻燃劑，該阻燃劑在玻纖增強的PA6中可以完全替代溴、銻類阻燃劑，在添加量小并保證對材料力學性能影響較小的前提下實現阻燃UL?94?V0級。

本發明的技術方案是：一種用于玻纖增強PA6的環保無鹵阻燃劑，其特征是，由下述重量份的原料制成，磷酸鋁10～12、三聚氰胺氰尿酸鹽4～5、聚磷酸銨1～3、協效成炭劑0.5～3.0、阻燃協效劑0.5～3.0和抗氧劑0.2～1.0；所述磷酸鋁是由磷酸與氫氧化鋁反應制得。其中，協效成炭劑可以為4A分子篩、納米蒙脫土、沸石或硅酸鋁鎂；阻燃協效劑為硼酸鋅或水滑石；抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑168。

優選配比為：主阻燃劑磷酸鋁12、三聚氰胺氰尿酸鹽5、聚磷酸銨3、協效成炭劑2、阻燃協效劑3和抗氧劑0.5。

制備方法：取磷酸加入到反應釜中，再在反應釜中加入相當于磷酸體積8～10倍的水作為溶劑，然后將氫氧化鋁(氫氧化鋁與磷酸的摩爾比為0.8～1.2∶1，優選為1∶1)加入反應釜中，控制反應溫度80℃～90℃，反應6h-8h后經離心、干燥、粉碎，得到主阻燃劑磷酸鋁，然后將主阻燃劑磷酸鋁與三聚氰胺氰尿酸鹽、聚磷酸銨、協效成炭劑、阻燃協效劑和抗氧劑按照上述比例在捏合機中50℃～80℃的溫度下捏合2h-3h，即得到本發明產品。

本發明的有益效果是：本發明產品具有優良的阻燃功能，且存在發煙量小的特點，可以完全替代溴銻阻燃劑用于阻燃玻纖增強的PA6；在成本價格方面也比溴、銻類阻燃劑具有更高的性價比(價格為4萬左右)；在應用上與溴、銻類阻燃劑用量相同甚至更少；環保方面，指標優于溴、銻類產品。該阻燃劑在玻纖增強的PA6中可以完全取代溴、銻阻燃劑，達到較高的阻燃級別(美國UL94?V0級)。本發明的性能指標如下表1所示。

表1本發明產品的性能指標

具體實施方式

實施例1

配比(重量份)：主阻燃劑12、三聚氰胺氰尿酸鹽5、聚磷酸銨3、協效成炭劑(4A分子篩)2、阻燃協效劑(硼酸鋅)3、抗氧劑168?0.5。

制備方法：將磷酸加入到反應釜中，再加入相當于磷酸體積8.5倍的水作為反應溶劑，在機械攪拌的條件下緩慢加入氫氧化鋁(氫氧化鋁與磷酸的摩爾比為1∶1)，在85℃的溫度下反應6.5h后，經離心、干燥、粉碎得到主阻燃劑磷酸鋁，然后按照上述比例將各種組分在65℃的溫度下捏合反應3h制得該產品。

所得產品與傳統的溴、銻阻燃劑在玻纖增強PA6中的應用效果如下所示：

1、在30％玻纖增強PA6中的應用一

在30％玻纖增強PA6中，分別添加質量分數14％的十溴二苯乙烷和3％的三氧化二銻作為阻燃劑(即溴銻阻燃體系)和實施例1產品12％作為阻燃劑，使用雙螺桿擠出機制備成改性料后，用注塑機注塑出3.2mm厚度標準樣片后，測試其性能。結果如表2：

表2在30％玻纖增強PA6應用測試結果