[發明專利]一種耐水性無鹵膨脹型阻燃劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710957284.7
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107602839A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 雷玉才;張秀芹;何燕嶺
• 申請（專利權）人: 中山康諾德新材料有限公司
• 主分類號: C08G65/26
• 分類號: C08G65/26;C08K3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于有機聚合物的阻燃助劑領域，具體涉及一種耐水性無鹵膨脹型阻燃劑的制備方法，該阻燃劑可直接應用于有機聚合物的阻燃。

背景技術

無鹵膨脹型阻燃劑具有低毒、低煙、阻燃效率高等特點，符合綠色環保的發展趨勢，可廣泛應用于阻燃塑料、涂料、織物等領域。無鹵膨脹型阻燃劑一般由酸源、氣源、炭源組成，在受熱時，酸源會催化炭源及有機聚合物碎片環化交聯，形成難燃的碳化物，氣源分解產生大量氣體，使碳化物發泡形成膨脹碳層，阻隔氧氣與熱量達到阻燃效果。實際應用中酸源主要是多聚磷酸鹽類物質，其中聚磷酸銨以較高的磷、氮含量(理論磷含量為31％，理論氮含量為14％)，具有優異的阻燃效率，是最重要的酸源物質，應用最廣。

但是，由于聚磷酸銨在水中的溶解度較大，耐高溫高濕性能差，在潮濕或者接觸水的環境中使用時，聚磷酸銨有水解析出的問題，限制了其在很多方面的應用。對于這個缺點，目前多采用包覆的方法進行改善，包覆材料有密胺甲醛樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等。但是目前所使用的包覆方法都是使用溶劑作為載體，包覆結束后再除去溶劑。以有機溶劑作為載體時，不可避免地會產生大量的有機溶劑揮發，會污染環境危害人體健康。以水作為溶劑時，由于聚磷酸銨具有較大的水溶性，在包覆過程中會產生很多損失，而且水會使聚磷酸銨的聚合度降低，進而降低其熱穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種耐水性優異的無鹵膨脹型阻燃劑及其制備方法。該阻燃劑以聚磷酸銨為酸源、氣源，三嗪交聯聚合物為炭源，三嗪交聯聚合物包覆在聚磷酸銨表面，阻隔聚磷酸銨與外界水汽的接觸，減少聚磷酸銨在使用中產生水解析出的風險。該阻燃劑的制備工藝簡單，不需要使用溶劑，避免了有機溶劑的排放，以及溶劑對聚磷酸銨穩定性的影響。另外三嗪交聯聚合物為有機物，在有機聚合物中使用時，其與有機聚合物的相容性遠好于無機的聚磷酸銨，降低了無鹵膨脹型阻燃劑對有機聚合物力學性能的不良影響。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種耐水性無鹵膨脹型阻燃劑，其特征在于，由三嗪類交聯聚合物作為包覆層，包覆聚磷酸銨而制備得到，其中所述三嗪類交聯聚合物作為炭源，聚磷酸銨作為酸源和氣源，構成擁有完整酸源、氣源、炭源三元一體的無鹵膨脹型阻燃劑。

上述的一種耐水性無鹵膨脹型阻燃劑，其特征在于，所述三嗪類交聯聚合物通過異氰尿酸三縮水甘油酯與多胺類化合物通過交聯聚合制成。

另外，本發明還提供了制備上述的耐水性無鹵膨脹型阻燃劑的具體方法，包括以下步驟：

步驟一、將異氰尿酸三縮水甘油酯和多胺類化合物混合后，在110℃～130℃氮氣保護下反應0.5h～2h，使反應物產生一定的預聚，得到熔融的預聚物，所述熔融的預聚物呈很稀的流動狀態；所述多胺類化合物為三聚氰胺、異氰尿酸、雙氰氨、己二酰二胺和十二烷二胺中的一種或兩種；

步驟二、將聚磷酸銨加入到步驟一中得到的預聚物中，在140℃的條件下攪拌4h，使步驟一中得到的預聚物均勻包覆在聚磷酸銨表面；

步驟三、待步驟二中攪拌結束后，先升溫至170℃反應2h，使包覆在聚磷酸銨表面的異氰尿酸三縮水甘油酯與多胺化合物緩慢聚合成交聯狀態，形成三嗪交聯聚合物，再升溫至190℃反應2h，使包覆層中未反應完的基團進一步反應完全，使交聯層更致密，反應結束后得到耐水性無鹵膨脹型阻燃劑。

上述的方法，其特征在于，步驟一中所述異氰尿酸三縮水甘油酯的環氧基的摩爾量與所述多胺類化合物的伯胺基和仲胺基的總摩爾量的比為1∶(1.5～2)。

上述的方法，其特征在于，步驟二中所述預聚物物與聚磷酸銨的質量比例為1∶3。

上述的方法，其特征在于，所述的耐水性無鹵膨脹型阻燃劑，其制備過程是在捏合機或密煉機中實現的。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明的耐水性無鹵膨脹型阻燃劑以三嗪交聯聚合物作為聚磷酸銨的包覆層，由于三嗪交聯聚合物具有在水中不溶解不溶脹的三維網狀交聯結構和大量的疏水基團，大幅提高了聚磷酸銨的耐水性，該耐水性無鹵膨脹型阻燃劑可用于在高濕環境使用的聚合物，且能長期保持阻燃效果。

2、本發明的耐水性無鹵膨脹型阻燃劑中三嗪交聯聚合物作為包覆層的同時也是一種高效的炭源，可以作為膨脹型阻燃劑的構成成分之一，與其他包覆材料不同，不會對阻燃劑的阻燃效果產生負面影響。