[发明专利]一种聚乙烯用无卤膨胀型阻燃剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃用阻燃剂，特别涉及一种聚乙烯用无卤膨胀型阻燃剂。

背景技术

聚乙烯质轻、无毒，具有优异的介电性能、化学稳定性和抗腐蚀等优点，且价格低廉，成型加工容易，可广泛应用于电线电缆、穿线管、汽车、机械等行业。但是由于它氧指数低，易燃，且燃烧时产生大量的热，而且熔滴非常严重，极易传播火焰，引发大的火灾。因而，对聚乙烯进行阻燃化处理就显得尤为重要。目前，阻燃剂主要分为无机阻燃剂、含卤有机阻燃剂和膨胀型阻燃剂。

无机阻燃剂由于添加量大(一般为50％(wt)～70％(wt))，因此对树脂的加工性能的影响较大。

传统的阻燃方法，即加入含卤有机阻燃剂得到的制品，在燃烧时发烟量大，而放出有毒的气体，给消防工作及环境带来很大的影响。自1986年以来，阻燃领域内开展了多溴二苯醚类阻燃剂的毒性与环境问题的争议一即所谓Dioxin问题之争，促进了十溴二苯醚新型替代产品的研究与开发。据2002年6月出版的美国FRCA Newsletter报道，欧洲议会各成员国在复议是否禁用八溴二苯醚的问题之后认为，尽管官方对八溴二苯醚的危险性评估尚未正式完成，但已取得的评估结果表明八溴二苯醚对人类健康和环境具有一定的危害性，必须禁用。阻燃剂的无卤化、抑烟及减毒已成为当前和今后阻燃领域的前沿课题。尽管目前人们对某些溴系阻燃剂(特别是多溴二苯醚)的应用前景及危害程度尚未完全取得共识，但性能优异的溴系和磷系阻燃剂仍在不断地从实验室走向市场。与此同时，人们对金属氧化物及其他协效剂、有机硅系和三嗪系阻燃剂及反应型阻燃单体的开发和应用也倍加重视，特别是有机磷阻燃单体在阻燃塑性聚酯或涤纶中的应用研究更为活跃，有的已经实现了工业规模应用。

鉴于目前阻燃材料呈低烟、少毒、无卤化的发展趋势及对环境保护的重视，迫切需要研究无卤阻燃聚乙烯。膨胀型阻燃剂IFR(Intumescent Flame Retardant)就是新型无卤阻燃剂的代表之一。现已成为20世纪90年代以后阻燃剂开发和应用最为活跃的领域之一。它是以磷、氮为主要成分的阻燃剂，不含卤，不需与氧化锑并用。被阻燃的高聚物受热时，表面能生成一层均匀的膨胀炭层，此层阻燃(炭的极限氧指数达60％)、隔热、隔氧，生烟量少，也不易形成有毒和腐蚀性气体，并能防止熔滴生成，具有良好的阻燃性能，被誉为阻燃技术的一次革命，是一种非常有发展前途的新型阻燃剂。

在现有技术中，CN1341669A介绍了氢氧化镁与偶联剂、润滑剂进行复配形成的阻燃剂，在聚乙烯中的加入量达到60％；《聚乙烯用无卤膨胀型阻燃剂的合成及性能》中介绍了用PTPC于APP按质量比为2∶1时加入到LDPE中，当添加量达到30％(wt)时，氧指数达到27.0；US4966931介绍了选用聚磷酸铵或用三聚氰胺改性的聚磷酸铵、1，3，5-三嗪衍生物组成膨胀型无卤阻燃剂阻燃聚丙烯或聚乙烯。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有环境友好、无污染，同时阻燃效果良好的阻燃剂，相比现有的阻燃剂，能够降低成本，同时对阻燃的聚乙烯的加工性能没有影响。

一种聚乙烯用无卤膨胀型阻燃剂，由季戊四醇磷酸酯、多聚磷酸铵、润滑剂、偶联剂和成炭促进剂复配而成，阻燃剂中各组分占阻燃剂总重的百分比为，

季戊四醇磷酸酯   14％～88％、

多聚磷酸铵       11％～85％、

润滑剂           0.1％～2％、

偶联剂           0.1％～2％、

成炭促进剂       0.1％～5％；

其中，季戊四醇磷酸酯的结构式为：

多聚磷酸铵的结构式为：

式中：1000<n<5000。

润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌或硬脂酸钙。偶联剂为硅烷类物质。可以为γ—缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或钛酸酯偶联剂。成炭促进剂为SiO₂、TiO₂、或PA-6，PA-6为尼龙6。阻燃剂中季戊四醇磷酸酯的重量百分比优选35％～80％。多聚磷酸铵的重量百分比优选25％～75％。润滑剂的重量百分比优选0.5％～2％。阻燃剂中偶联剂的重量百分比优选0.5％～2％。成炭促进剂的重量百分比优选0.1％～2％。

本发明的阻燃剂采用如下方法制备而成：

首先将季戊四醇磷酸酯、多聚磷酸铵进行烘干、使水含量<0.2％(wt)，然后进行粉碎，使其粒径<35μm。