[發明專利]一種耐高熱高剪切的高阻燃無鹵阻燃復配體系及其應用

有效

• 申請號: 202011084963.6
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112210118B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 雷華;李金忠
• 申請（專利權）人: 江蘇利思德新材料有限公司;浙江大學
• 主分類號: C08K5/5313
• 分類號: C08K5/5313;C08K3/32;C08K3/38;C08K3/22;C08J5/04;C08L77/06;C08L67/02;C08L73/00;C08K13/04;C08K7/14
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種耐高熱高剪切的高阻燃無鹵阻燃復配體系及其在玻纖增強材料中的應用。按重量百分比計，該阻燃復配體系組成包括：二乙基次磷酸鋁40％～99.9％，多/單亞磷酸縮二亞磷酸氫鹽和/或縮二亞磷酸氫鹽0.1％～50％，無機亞磷酸鋁0～40％，含鋅熱穩定化合物0～10％；所述多/單亞磷酸縮二亞磷酸氫鹽、縮二亞磷酸氫鹽的結構式如下式(I)所示：其中：x為0?6的整數，n、y和p為1?4的整數，M為Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn或Ti。

技術領域

本發明涉及阻燃材料技術領域，具體涉及一種耐高熱高剪切的高阻燃無鹵阻燃復配體系及其應用。

背景技術

玻纖增強工程塑料(如各種尼龍、聚酯等)因具有良好的剛性和抗沖擊性、低翹曲性、高的尺寸穩定性、良好的表面外觀等性能特點而被廣泛應用于電子電器領域。在這些領域的應用，對材料提出了阻燃的要求，而大多工程塑料是易燃材料，在與玻纖復合后，由于玻纖的燈芯效應，使得玻纖增強工程塑料更容易燃燒。因此玻纖增強工程塑料在這些領域應用時，需要解決阻燃的問題，而且燈芯效應的存在使得其阻燃難度更大。

目前，對于玻纖增強工程塑料的阻燃，包括了兩類基本的阻燃體系：鹵系阻燃體系和非鹵阻燃體系。鹵系阻燃體系通常是含溴阻燃劑協同三氧化二銻，大量研究表明，添加有溴系阻燃劑的玻纖增強工程塑料在燃燒時會產生濃煙和溴化氫等有害物質，會引起人體窒息。因此，為玻纖增強工程塑料開發安全、環保、無鹵阻燃體系成為研究的熱點，近年來出現了新型的應用于玻纖增強工程塑料的無鹵阻燃劑或阻燃體系。

據文獻報道，應用于玻纖增強工程塑料的無鹵阻燃劑主要包括兩大類基本體系：一類是紅磷；另一類是磷氮系阻燃體系。對于紅磷，雖然其阻燃效果好，但其面臨兩個問題：一是紅磷的顏色，限制了其應用范圍，通常只是應用在黑色制品中；二是在加工過程中容易產生磷化氫等劇毒物，帶來環保和安全問題，因此紅磷并不是玻纖增強工程塑料的最佳選擇。對于磷氮系阻燃體系，這是一類高效的阻燃體系，具有高的阻燃效率，也避免了紅磷的一些缺陷，是目前研究的熱點。目前應用得最多的是，基于二乙基次磷酸鋁的磷氮復配體系，例如，二乙基次磷酸鋁復配三聚氰氨聚磷酸鹽(MPP)體系，由于具有較高的磷含量，以及磷氮的協同作用，可以實現對玻纖增強工程塑料的高效阻燃，也不存在制品顏色問題，同時具有很高分解溫度，在玻纖增強工程塑料的高溫加工過程中，不會產生磷化氫等劇毒氣體。但對于基于二乙基次磷酸鋁的磷氮復配體系，仍然存在一些缺點，主要表現在：一是兩種組分在高溫時會有一定的反應分解，產生少量的酸性氣體，這些酸性氣體會對加工設備的金屬部件產生腐蝕，在一定時間后需要更換部件，帶來成本的增加和降低生產效率的問題；二是含氮化合物MPP存在一定的析出，材料在注塑成型過程中，注塑一定模數的制品后，在模具上會存在沉積物，這些沉積物的存在會影響制品的外觀，這是需要停工清理模具，也會降低生產效率，同時這種析出還會引起阻燃劑向制品表面遷移，導致阻燃劑分布不均及流失，最終使得材料的阻燃失效，存在安全隱患。

基于磷氮體系面臨應用問題，又開發了不含氮的二乙基次磷酸鋁與亞磷酸鋁的復配體系，該體系具有高阻燃性、耐高溫以及自身白色無顏色困擾等問題，目前也得到了大量的應用。但該體系中，仍然存在幾個問題：(1)耐剪切能力弱，在高玻纖含量下，由于剪切力增強，體系容易變色，這將限制阻燃劑的應用范圍；(2)亞磷酸鋁有一定溶解度，因此阻燃劑容易吸潮，應用于聚合物中制品也有吸潮的風險，影響電氣絕緣性能；(3)亞磷酸鋁的酸性較強，對聚合物和加工設備仍有一定的負面影響；(4)亞磷酸鋁的磷含量仍顯略低，對一些薄制品在阻燃上表現不穩定，越薄的制品越難阻燃，需要阻燃劑有更高的阻燃性。針對二乙基次磷酸鹽與亞磷酸鋁的復配體系的這些應用問題，有必要開發新型的無鹵阻燃體系。

本發明將針對現有的應用于玻纖增強工程塑料的基于二乙基次磷酸鋁的復配阻燃體系的缺陷，開發新型的應用于玻纖增強工程塑料的無鹵阻燃體系，并以此為基礎可以制備無鹵阻燃玻纖增強工程塑料。

發明內容