[发明专利]含有金属氧合物的膨胀阻燃材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种阻燃聚合物，特别是含有金属氧合物的膨胀阻燃聚 合物及其制备方法。

背景技术

目前聚合物材料在交通工具、化工设备、家用电器等方面都得到 了广泛的应用，然而这些聚合物制品绝大多数易燃(LOI为17～20％)， 每年因聚合物着火所造成的火灾给人民生命财产带来了巨大的损失， 欧洲每年大约有5000人，美国每年有4000多人死于火灾，总损失达 国民经济总产值的1％。火灾在我国也是层出不穷，仅2007年我国共 发生火灾15.9万起，死亡1400多人，受伤800多人，直接财产损失 9.9亿元。如今，全球各国都对聚合物材料的防火给予极大的重视， 并且认识到，开发阻燃材料是防止和减少火灾的战略性措施之一。卤 素阻燃剂因其用量少、阻燃效率高且适应性广，已发展成为阻燃剂市 场的主流产品，但卤素阻燃剂在燃烧过程中生成大量的烟和有毒且具 腐蚀性的气体，可导致单纯由火所不能引起的电路系统开关和其它金 属物件的腐蚀及对环境的污染，欧盟“电子电器设备中禁用有害物质 指令”(Restriction of Hazardous Substances Directive，RoHS)指令明确 指出，2006年7月1日以后投放欧盟市场的电气类产品不得含有多 溴联苯等有害的卤系阻燃剂。因此，开发无机阻燃剂取代卤素阻燃剂 已成为世界阻燃领域的趋势，无机阻燃剂(Al(OH)₃、Mg(OH)₂等)虽来 源丰富，无卤无毒，但其阻燃效果较差，添加量大，对制品的性能有 一定恶化，因而开发高效、低廉、无卤、无毒的无机阻燃剂便成为当 前阻燃科研的热点之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种金属氧合物与 多种无机阻燃剂复配，制备出阻燃效果好、价格低廉，环境友好型的 阻燃复合材料。

本发明的解决放案是：一种含有金属氧合物的膨胀阻燃材料，其 特征在于各组份重量百分比为：

树脂基体             60℅～70℅，

金属氧化物           1℅～5℅，

密胺焦磷酸盐         15℅～30℅，

季戊四醇             6℅～10℅。

本发明的机理是：蜜胺焦磷酸盐(MPP)、季戊四醇(PER)两者所 形成的阻燃体系在受热时，首先酸源兼气源MPP吸热分解成聚磷酸， 强脱水剂焦磷酸能使炭源PER脱水酯化形成炭化物，粘稠状的炭化 物在体系中气源分解的小分子挥发物(如NH₃、H₂O等)的作用下膨胀， 形成微孔结构的阻挡炭层，此复合阻燃剂成炭性能好，但其所形成的 炭层由于气源的作用常会出现较多的开口气孔，这会加速氧气及可燃 气体的扩散，减弱阻燃效果。本专利采用加入金属化合物有望解决此 问题，因为加入的金属化合物一方面可以起到催化树脂交联、促进脱 氢反应，形成羟基和双键，同时在酸源的作用下交联、芳烃及稠环化， 最终形成致密和坚固的多孔泡沫状炭层，获得具有隔热、隔质的凝聚 相阻燃效果。此外，该体系良好的燃烧成炭及密封性能对减少燃烧过 程烟的排放也是非常有利的。

本发明的解决方案中金属氧化物可为氧化锌，也可为氧化铝、沸 石。

本发明的解决方案中树脂基体可为高密度聚乙烯树脂或不饱和 聚酯树脂。

上述含有金属氧合物的膨胀阻燃材料的制备方法是将配比好的 组份在捏合机中进行混炼，然后将捏合好的预混物破碎，通过挤出机 挤出造粒，再经注塑机注塑成型或热压成型。其中在混合料中加入树 脂重量1～2％的固化剂，加入树脂重量5～8％的防收缩剂，加入混合料 重量1～3％的增稠剂，加入混合料重量0.5～2％的内脱模剂，30～50℃ 捏合均匀；

本发明优点：本发明采用金属氧合物作重要原料，配以其它阻燃 体系，在燃烧过程中金属氧化物一方面可以起到催化树脂交联、促进 脱氢反应，形成羟基和双键，同时在酸源的作用下交联、芳烃及稠环 化，最终形成致密和坚固的多孔泡沫状炭层，获得具有隔热、隔质的 凝聚相阻燃效果。本发明提高了材料阻燃效率，阻燃效果好，满足环 保要求，生产成本低，无副产物生成，生产工艺简单。

具体实施方式

实施例1 含有金属氧合物的膨胀阻燃材料及其制备方法，将各 组份按以下重量百分比配比：

树脂基体       70℅，