[发明专利]无卤膨胀型阻燃聚烯烃复合材料

说明书

技术领域

本发明属于阻燃聚烯烃复合材料的技术领域，具体涉及一种高效无卤膨胀型阻燃聚烯烃复合材料，包括无卤膨胀型阻燃长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。

背景技术

聚烯烃是一类性能优异的热塑性合成树脂，其不仅加工方便、力学性能和电绝缘性好，而且还具有耐化学腐蚀、无毒、密度小等特点，在工业建设、汽车工业、家用电器、电子电器、包装及建材等方面获得了广泛的应用。而玻璃纤维增强热塑性塑料(简称热塑性玻璃钢，GRTP)，据资料报道，在过去几年里，其市场平均年增长率为5～6％，尤其是其中长玻璃纤维增强热塑性塑料(LFRT)发展更快，在过去的10年中以30％的年增长率在上升。LFRT的基体塑料主要是聚丙烯。

20世纪90年代中期，随着汽车工业的快速发展，以及人们的环保节能意识的增强，汽车轻量化开始成为新型汽车的发展趋势。汽车工业的这一发展趋势使得人们再次将注意力转向LFRT的研究和开发上来，一些世界级的公司纷纷开发出了一系列长纤维增强热塑性塑料材料以及相应的制备工艺和设备，分别拥有自己的核心知识产权。目前，长玻璃纤维增强热塑性粒料在汽车领域中的应用非常广泛，其中长玻璃纤维增强聚丙烯被用于轿车的发动机罩、仪表板骨架、蓄电池托架、座椅骨架、轿车前端模块、保险杠、行李架、备胎盘、挡泥板、风扇叶片、发动机底盘、车顶棚衬架等。EATC(欧洲热塑性复合材料联盟)认为，LFRT材料优异的性价比及其所具有的环保、密度低等方面的优点使其在汽车应用中发挥了越来越重要的作用。到2010年，汽车用LFRT预计每年将有10％的增长。

但是，很遗憾的是，不管是聚烯烃，还是长玻璃纤维增强聚丙烯材料的极限氧指数(Limited Oxygen Index，LOI)都很低，不仅非常容易燃烧、燃烧发热量大，而且燃烧过程产生的大量不饱和气体，还要反过来进一步促进燃烧。加之燃烧过程材料产生的熔滴极易传播火焰，这就使得其不能应用于对材料阻燃性能要求较高的场合，需要对其进行阻燃改性。

聚烯烃的阻燃改性的方式有很多种，主要是在聚烯烃中通过加入添加型阻燃剂来进行。目前用于聚烯烃阻燃改性的添加型阻燃剂主要有卤素化合物和氢氧化镁或氢氧化铝等无机添加剂。含卤素的添加型阻燃剂，特别是含氯、溴的阻燃剂，虽然应用广泛且阻燃效果好，但是在燃烧时会释放大量有毒、带腐蚀性的卤化氢气体，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，以及对人体呼吸道和其它器官造成危害甚至因窒息而威胁生命安全；加之因聚合物的挥发物得不到完全燃烧，会使分解产物形成大量的炭粒，产生大量烟雾，对火灾现场人员的撤离、救援和恢复工作极为不利，成为火灾中十分危险的因素。目前已被摒弃。因此，开发新的无卤阻燃剂成为阻燃领域的一大课题。

无卤膨胀型阻燃剂就是这样应运而生的，它是以磷、氮为主要成分，集炭源、酸源和气源于一体的阻燃体系。用它阻燃的聚合物受热时，表面会生成一层可起到隔热、隔氧、抑烟，并能防止产生一定厚度的均匀炭质泡沫层，该炭质泡沫层具有良好的阻燃性能。因此，无卤膨胀型阻燃剂被誉为阻燃技术的一次革命。但是与含卤素的阻燃剂相比膨胀型阻燃剂的阻燃效率不高，需要较高的添加量才能达到所需要的阻燃要求，这样不仅会影响材料的机械性能，同时也提高了阻燃材料的成本价格。如中国专利CN03138746.2公开的一种新型无卤阻燃聚丙烯材料的制备，该材料是采用添加量比较大(30％以上)的传统的膨胀型阻燃剂聚磷酸铵、密胺磷酸盐和季戊四醇阻燃聚丙烯。中国专利CN1556136A公开的一种以缩水甘油胺类环氧树脂包覆聚磷酸铵、无机物和三嗪化合物或其衍生物构成的无卤膨胀型阻燃剂阻燃聚烯烃，也需要添加28％或更多的阻燃剂时，垂直燃烧才能够达到V-0。中国专利CN101280086A公开的一种环保阻燃聚丙烯专用料，该材料需添加35％由聚磷酸铵和季戊四醇组成的阻燃剂、10％沸石、10％尼龙6时所制得阻燃聚丙烯的垂直燃烧才达到V-0级。中国专利CN101293984A公开的一种膨胀成炭阻燃聚丙烯组合物，该组合物添加了25％的由聚磷酸铵、季戊四醇、蒙脱土和氧化锌，其LOI可以达到35.0，垂直燃烧为V-0级。由于以上专利文献所公开复合材料都存在着膨胀型阻燃剂添加量大的问题，因而不仅对阻燃复合材料的力学性能影响较大，且还会带来成本的提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有无卤膨胀型阻燃剂阻燃聚烯烃时阻燃效率较低、添加量大，对材料的物理机械性能影响较大的问题，提供一种添加量少、阻燃效率高的无卤膨胀阻燃聚烯烃复合材料。