[發(fā)明專利]無(wú)鹵膨脹型阻燃劑的改性方法以及改性后在阻燃聚丙烯中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210221979.6
• 申請(qǐng)日: 2012-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102718987A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李定華;秦兆魯;楊榮杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08K9/04
• 分類號(hào): C08K9/04;C08K9/06;C08K3/32;C08K5/053;C08K5/06;C08K5/109;C08K5/526;C08L23/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)鹵膨脹型阻燃劑的改性方法以及改性后的無(wú)鹵膨脹型阻燃劑在阻燃聚丙烯中的應(yīng)用，特別涉及一種對(duì)膨脹阻燃劑整體進(jìn)行表面改性處理的方法以及改性后阻燃劑在阻燃聚丙烯中的應(yīng)用；膨脹阻燃劑整體經(jīng)過(guò)表面改性處理后，水溶解度下降，熱穩(wěn)定性以及熱失重后的殘?zhí)苛坑兴岣摺Ｍ瑫r(shí)，改性后的阻燃劑添加到聚丙烯中，可以改善體系的相容性，提高阻燃聚丙烯的力學(xué)性能和阻燃性，屬于阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無(wú)鹵膨脹型阻燃劑(IFR)由意大利都靈理工大學(xué)Camino教授首創(chuàng)，屬磷、氮類阻燃體系；由于其無(wú)毒及燃燒時(shí)低煙、使用安全等特性，成為當(dāng)前無(wú)鹵阻燃技術(shù)的研究熱點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、織物、紙張和木材等領(lǐng)域。IFR體系主要包括炭源、酸源和氣源三部分。傳統(tǒng)IFR多以聚磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)等多元醇及三聚氰胺(MA)復(fù)配組成；APP受熱分解時(shí)，生成具有脫水作用的磷酸和焦磷酸，使多元醇酯化，脫水炭化，同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣和氨氣促使形成多孔炭層，使炭層膨脹達(dá)到阻燃目的。之前已申請(qǐng)有分別基于雙季戊四醇和三季戊四醇的聚丙烯無(wú)鹵膨脹阻燃劑及其制備方法的專利(專利申請(qǐng)?zhí)?01110163416.9和201110163451.3)。

雖然膨脹阻燃劑有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是IFR中最主要的兩種組分聚磷酸銨和多元醇都有一定的水溶解度，這在一定程度上會(huì)影響阻燃制品在潮濕環(huán)境中的應(yīng)用；而且這兩種組分都是無(wú)機(jī)粉體，而聚丙烯是有機(jī)物，它們之間由于相容性差會(huì)影響阻燃聚丙烯的力學(xué)性能；此外，隨著制品應(yīng)用時(shí)間的延長(zhǎng)還會(huì)出現(xiàn)阻燃劑的滲透、遷移、吸濕等現(xiàn)象。因此，人們采取了多種方法來(lái)改善二者之間的相容性，通常是對(duì)IFR的主要成分APP進(jìn)行表面改性處理或包覆；但是忽略了IFR中多元醇仍然存在吸濕、與聚丙烯相容性差的問(wèn)題，并沒(méi)有有效解決IFR的吸濕、滲透遷移以及影響制品力學(xué)性能等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決IFR的吸濕、相容性不好以及力學(xué)性能差的問(wèn)題，提出無(wú)鹵膨脹型阻燃劑的改性方法以及改性后的無(wú)鹵膨脹型阻燃劑在阻燃聚丙烯中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)膨脹阻燃劑進(jìn)行整體改性處理得到低水溶性的膨脹阻燃劑，采用偶聯(lián)劑(硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等)等作為改性劑，改性劑在分散劑中分散后配成溶液。表面改性方法有兩種，一種是將改性劑溶液加入到阻燃劑粉末中，配成漿液，攪拌升溫，使改性劑包覆在阻燃劑顆粒表面，然后抽濾、烘干；一種是將改性劑溶液以氣霧態(tài)噴灑到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的阻燃劑粉末中，然后攪拌烘干，得到新型的低水溶性改性阻燃劑。最后將改性阻燃劑應(yīng)用于無(wú)鹵阻燃聚丙烯體系。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的無(wú)鹵膨脹型阻燃劑的改性方法，該無(wú)鹵膨脹型阻燃劑包括酸源、炭源、烷基酯類協(xié)效劑和催化劑；以無(wú)鹵膨脹型阻燃劑的總質(zhì)量計(jì)，各部分的質(zhì)量含量為酸源55～70％、炭源25～40％、烷基酯類協(xié)效劑0.2～0.5％、催化劑1～7.9％；

其中，酸源為Ⅱ型聚磷酸銨；

炭源為單季戊四醇、雙季戊四醇或三季戊四醇中的一種；

烷基酯類協(xié)效劑為碳酸二烷基酯、雙酚A二亞磷酸烷基酯、芳香族四羧酸的二烷基酯、磷酸三烷基酯、二(十八烷基)-3,3-硫代雙丙酸酯或β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一種；

催化劑為以下化合物中的一種或是以下化合物的水合物中的一種：三聚氰胺、硼酸鈣、硼酸錳、硼酸鋅、硼酸鎳、硼酸鎂、硼酸鉍、硫酸鈣、硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎳、硫酸鎂、硫酸鉍、碳酸鈣、碳酸錳、碳酸鋅、碳酸鎳、碳酸鎂、碳酸鉍、磷酸鋯、硅酸鎂；該方法的步驟包括：

1)將聚磷酸銨和炭源分別在烘箱里80～110℃的條件下烘2～6小時(shí)；然后與烷基酯類協(xié)效劑、催化劑復(fù)配得到IFR；

2)將改性劑溶于分散劑中，加入水以及酸，得到改性劑溶液；

3)選擇改性路線一或改性路線二：

改性路線一：將步驟1)中得到的IFR加入到燒瓶中，然后加入步驟2)中所得到的改性劑溶液，攪拌升溫至50～60℃，40～60min后，減壓抽濾，除去分散劑后再在80℃～120℃烘箱里烘4～8小時(shí)，粉碎得到表面改性后的IFR粉體。

改性路線二：將步驟1)中得到的IFR加入到容器中，然后將步驟2)中所得到的改性劑溶液經(jīng)過(guò)多孔噴射裝置以氣霧態(tài)在一定的流量下噴灑到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的IFR粉末中，15～30分鐘后攪拌烘干，即得到表面改性后的IFR粉體。

上述步驟2)中的改性劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種；