[發明專利]用于聚合物的阻燃添加劑

有效

• 申請號: 201780044126.0
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN109477000B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: S·保爾
• 申請（專利權）人: 聚丙烯聚合物股份公司
• 主分類號: C09K21/12
• 分類號: C09K21/12;C09K21/14;C08K5/49
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 沙永生;樂洪詠

本公開涉及用于聚合物如聚烯烴的無鹵阻燃添加劑，其包含(i)含有胺和/或銨基的含磷?氮組分；和(ii)(甲基)丙烯酸均聚物或共聚物，其選自下組：部分或完全中和的聚((甲基)丙烯酸)鹽，部分或完全中和的部分交聯聚((甲基))丙烯酸)鹽，包含至少50重量％的(甲基)丙烯酸重復單元的部分或完全中和的烯烴和(甲基)丙烯酸的共聚物的鹽，和前述聚合物的任何組合。本公開還涉及包含阻燃添加劑的阻燃聚合物組合物，以及使用阻燃添加劑降低聚合物，特別是聚烯烴的可燃性的方法。

技術領域

本公開涉及阻燃添加劑，阻燃聚合物組合物和降低聚合物，特別是聚烯烴的可燃性的方法。

背景技術

幾乎所有聚合材料都由有機材料組成。聚合材料的主要缺點是它們的燃燒特性。一些聚合物的可燃性高于木材和天然纖維。一些常見聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯)的熱值為27000-46000kJ/kg，而木材的熱值為19000kJ/kg。此外，一些聚合物材料的燃燒伴隨著煙霧和煙灰的形成，液滴以及高毒性產品的排放。因此，聚合物材料的廣泛應用使得必須開發阻燃材料。

獲得阻燃聚合材料的一種重要方法是添加合適類型的阻燃添加劑。阻燃劑可與基礎聚合物混合(添加型阻燃劑)或與基礎聚合物化學鍵合(反應性阻燃劑)。這些添加劑的阻燃影響主要受這些添加劑與基礎聚合物相互作用從而降低其可燃性的機理控制。

圖1中示出了聚合物材料的典型燃燒循環。如圖1所示，在起火條件下產生的熱量導致聚合材料的熱解形成可燃氣體。這些可燃氣體在氧氣存在下會產生火焰和煙霧。由于燃燒是放熱過程，其產生更多的熱量，導致聚合物更多的熱解，從而為火提供更多的燃料。這意味著一旦材料開始燃燒，火焰反應就會加速并且難以停止，從而導致轟燃。

上述過程順序表明，為了降低聚合物的可燃性，需要采取以下措施：

1.提高聚合物的熱穩定性。

2.增加燃燒產生的焦炭量。

3.減少聚合物熱解形成的可燃氣體擴散到火焰中。

4.減少燃燒產生的熱量。

5.使聚合物表面絕熱，以減少從火到聚合物材料的熱傳遞。

6.聚合物與阻燃添加劑一起在燃燒條件下降解產生惰性氣體。

這表明，為了在起火情況下控制聚合物材料的可燃性，必須控制在聚合物中發生的凝聚相反應和在起火條件下的氣相反應。聚合物中的凝聚相反應意味著阻燃添加劑有助于實現上面總結的第1、2、3和5點所考慮的措施，從而改變聚合物在燃燒條件下的熱解路徑。后者減少了可燃氣體的形成，這反過來導致產生的熱量減少，從而降低了材料的可燃性。

從古埃及時代就知道用磷獲得木材的阻燃性。因此，使用含磷化合物以及含磷、含氮和含磷氮的化合物作為阻燃添加劑在本領域中是眾所周知的。與這些化合物的用途有關的參考文獻的例子是US 5137937；US 4073767；EP 0530874B1；EP 0363321B1；US 5985960和WO 2010/0026230。

US 4174343公開了一種組合物，其包含聚烯烴和自熄、不淌滴量的季戊四醇二膦酸酯化合物和聚磷酸銨的組合。基于組合物的重量，二膦酸季戊四醇酯化合物和聚磷酸銨的組合的加入量為20-40重量％。

EP 0343109 A1公開了一種組合物，其包含無鹵聚合物和作為阻燃劑的至少一種具有一定結構的聚膦酸的金屬鹽或準金屬鹽和單羧酸或多羧酸或其金屬或準金屬鹽。聚羧酸的實例包括聚(丙烯酸)，聚馬來酸，乙烯和丙烯酸的共聚物以及馬來酸和苯乙烯的共聚物。聚膦酸的金屬或準金屬鹽可以被鹵化。可以賦予阻燃性的聚合物的實例是聚苯醚和聚苯硫醚、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、苯乙烯的接枝共聚物、交聯的環氧樹脂和聚碳酸酯。