[發明專利]復合膨脹型阻燃劑及其在阻燃環氧樹脂復合材料制備中的應用

有效

• 申請號: 201310367605.X
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103525004A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 陳希磊;劉磊;焦傳梅
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K13/02;C08K5/521;C08K5/5333;C08K5/527;C08K3/32;C08K5/053;C08K5/3492;C08K3/34;C08K3/22;C08K5/56
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 陳磊

技術領域

本發明屬于環氧樹脂阻燃改性的技術領域，特別涉及鐵化合物與膨脹型阻燃劑復合及其在阻燃環氧樹脂復合材料制備中的應用。

背景技術

據《合成膠粘劑叢書》(鄭瑞琪，余云照編著，化學工業出版社，1985年)介紹，環氧樹脂是一類重要的熱固性樹脂，是聚合物復合材料中應用最廣泛的基體樹脂。環氧樹脂具有優異的粘接性能、耐磨性能、機械性能、電絕緣性能、化學穩定性能、耐高低溫性能，以及收縮率低、易加工成型和成本低廉等優點，但其易燃性限制了它更為廣泛的應用。據《阻燃劑的發展及在塑料中的應用》(塑料，31：11-15，2002)介紹，傳統的阻燃劑(如鹵系阻燃劑)在火災中往往會產生很多煙氣，甚至提高了煙氣的毒性和腐蝕性，易造成重大人員傷亡。據《火災煙氣毒性研究的進展》(Fire?Science?and?Technology，24：674-678，2005)統計，煙氣窒息在火災傷亡事故中占主導地位。因此，對環氧樹脂復合材料進行阻燃抑煙處理對于提高其火災安全性是是非常重要的。

據《Influence?of?Fe-MMT?on?the?fire?retarding?behavior?and?mechanical?property?of?(ethylene-vinyl?acetate?copolymer/magnesium?hydroxide)composite》(Polymers?for?Advanced?Technologies.19：960-966，2008)介紹，鐵蒙脫土具有催化活性和自由基捕獲作用，其結構不僅包含硅酸鹽層，而且含有Fe³⁺和Zn²⁺，鐵蒙脫土與傳統鈉蒙脫土具有相同的物理結構，不同點是Fe³⁺和Zn²⁺替代A1³⁺和Mg²⁺。目前鐵蒙脫土已經應用于聚氯乙烯，硅橡膠，聚丙烯腈，乙二醇二乙酸酯，并表現出了良好的阻燃性能。據《Iron-containing?Compounds?as?Flame?Retarding/Smoke-suppressing?Additives?for?PVC》(Fire?and?Materials.12：109-113，1988)介紹，磷酸鐵，二茂鐵，水合氧化鐵，三氧化二鐵在聚氯乙烯材料中表現出了阻燃抑煙作用，而四氧化三鐵，氧化鐵綠，氧化鐵棕，氧化鐵橙在材料阻燃抑煙方面的應用未見報道。

發明內容

為了提高環氧樹脂的阻燃和抑煙性能，本發明使用鐵化合物作為阻燃協效劑與膨脹型阻燃劑進行復配，提供了一種復合阻燃劑，并將其用于環氧樹脂的改性中，克服現有環氧樹脂燃燒熱釋放量和生煙量較大的缺點。鐵化合物在燃燒過程中，通過提高膨脹保護炭層的致密性來實現阻燃協效。

本發明的技術方案為：

一種復合膨脹型阻燃劑，包括均勻混合的膨脹型阻燃劑和鐵化合物，膨脹型阻燃劑與鐵化合物的質量比例為24-29.9∶0.1-6。

優選的是：鐵化合物包括鐵蒙脫土、水合氧化鐵、三氧化二鐵、磷酸鐵、四氧化三鐵、氧化鐵棕、氧化鐵橙、氧化鐵綠、或二茂鐵的至少一種。

優選的是：膨脹型阻燃劑包括單體膨脹型阻燃劑和復配膨脹型阻燃劑的至少一種。

優選的是：單體膨脹型阻燃劑包括2，4，8，10-四氧-3，9二磷螺環[5，5]十一烷-3，9二氧-3，9-二三聚氰胺鹽，雙(2，6，7-三氧-1-磷-雙環[2，2，2]辛烷-1-氧甲基)磷酸酯三聚氰胺鹽，三(新戊二醇磷酸酯-P-亞甲基)胺，以及新戊二醇磷酸酯三聚氟胺鹽的至少一種。

2，4，8，10-四氧-3，9二磷螺環[5，5]十一烷-3，9二氧-3，9-二三聚氰胺鹽，又稱CN329，記為單體膨脹型阻燃劑[I]；雙(2，6，7-三氧-1-磷-雙環[2，2，2]辛烷-1-氧甲基)磷酸酯三聚氰胺鹽記為單體膨脹型阻燃劑[II]；三(新戊二醇磷酸酯-P-亞甲基)胺，又稱TNGPA，記為單體膨脹型阻燃劑[III]；新戊二醇磷酸酯三聚氟胺鹽記為單體膨脹型阻燃劑[Ⅳ]。

優選的是：復配膨脹型阻燃劑包括聚磷酸銨(APP)和季戊四醇(PER)復配體系，三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)和季戊四醇(PER)復配體系，以及三聚氰胺磷酸鹽(MP)和季戊四醇(PER)復配體系的至少一種體系。