[发明专利]一种膨胀型复合阻燃剂以及包含该阻燃剂的阻燃材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型环保阻燃剂，具体是膨胀型复合阻燃剂。

本发明还涉及含有该环保阻燃剂的环保阻燃材料。

背景技术

随着社会生产力的发展，社会财富日益增加，火灾损失上升及火灾危害范围扩大的总趋势是客观规律。材料是现代科学和社会发展的支柱，高分子材料具有许多其他材料不可比拟的性能，如质轻、易加工、耐腐蚀性强等优点。在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域中已成为不可缺少的材料，然而，大多数高分子材料属易燃、可燃材料，它们的氧指数大多在16～19之间，空气中氧含量为21％，所以只要具备火源(如未燃尽的烟头)，大多数高分子材料就可以在空气中被点燃并维持燃烧，如条件允许，还会越烧越旺。燃烧时常常伴随产生浓烟和有毒气体，给消防扑救工作带来极大的困难。结果造成重大的人员伤亡和财产损失。近十几年世界上发生的火灾，相当大的一部分与高分子材料的燃烧有关。如何增强高分子材料的阻燃性能已成为全世界十分关注的问题。通过对高分子材料进行阻燃处理可以大大降低火灾的危险性，目前提高高分子材料阻燃性的主要方法是采用阻燃剂阻燃。

环氧树脂是一种性能优异的高分子材料，对金属和非金属材料的表面具有优异的粘结强度，环氧树脂固化方便，固化过程中收缩率低，固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能、电性能和耐酸碱及耐溶剂性。尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂等用途。但环氧树脂属于易燃和可燃材料，普通环氧树脂的氧指数只有19.0左右，低于空气中的氧浓度，必须对其进行阻燃处理。

对环氧树脂进行阻燃处理可分为反应型阻燃改性和添加型阻燃改性。反应型阻燃环氧树脂是在环氧树脂合成过程时采用含卤的阻燃单体如四溴(氯)双酚A与环氧氯丙烷反应，获得具有阻燃性的含卤环氧树脂。反应型阻燃环氧树脂具有阻燃效果持久，对树脂的力学性能影响较小等优点，但反应型含卤环氧树脂的合成工艺复杂，含卤环氧树脂在燃烧时会放出腐蚀和有毒的卤化氢气体和浓烟。而有毒气体和烟雾是造成火灾中人员伤亡的主要原因。并且为了达到较好的阻燃效果，在含卤环氧树脂中还需加入价格贵的锑氧化物做协效剂。

添加型阻燃剂可以在环氧树脂固化时加入，目前对环氧树脂阻燃的添加型阻燃主要有含卤阻燃剂和无卤阻燃剂。无卤阻燃剂由于在燃烧时不产生有毒和腐蚀性的卤化氢气体，因而代表了阻燃环氧树脂的发展方向。

茶皂素是存在于山茶科(茶、油茶、山茶)植物中的一类五环三萜皂苷类物质，茶皂素在油茶加工副产物茶枯饼中含量为10-14％，中国每年茶枯饼的产量为50-70万吨。

赵贵哲等(化工进展，2007，26(1)：60-64)以磷酸、三聚氰胺、尿素为原料制备阻燃抑烟剂聚磷酰氰胺脲，然后将其应用于TDE-85#环氧树脂中，以顺丁烯二酸酐为固化剂制备了阻燃抑烟环氧树脂。研究结果表明，聚磷酰氰胺脲对环氧树脂具有非常优异的阻燃、抑烟功效。欧育湘等(塑料，2006，35(1)：34-38)利用有机蒙脱土(OMMT)和N，N-二(2-羟乙基)氨甲基膦酸二乙酯复合阻燃环氧树脂，获得了高阻燃性的纳米阻燃环氧树脂。王云等(火灾科学，2008，17(2)：88-91)对三聚氰胺磷酸盐(和季戊四醇复合阻燃环氧树脂进行了研究，结果表明当MP添加量达到30％后，LOI值为34.5，此时阻燃环氧树脂达UL-94V-0级。Seibold，S等(Journal of Applied Polymer Science 2008，108(1)：264-271)合成了两种新型的富含磷的预聚物：9，10-二氢-9-氧-10-磷酰杂菲(DOPO)和其似物(DPPO)，以此为基础制备的阻燃环氧树脂具有高的阻燃性能。

张兴宏等(CN1587295A)发明了酚类化合物与三聚氰酸三缩水甘油胺在碱性催化剂作用下制备阻燃环氧树脂，阻燃环氧树脂中氮含量7-14％，磷含量0-3.5％，可以获得优异综合性能的阻燃材料；台湾的李明熙等(CN1328088A)发明了一种非卤非磷阻燃环氧树脂组合物，采用有机硅烷与酚醛树脂反应制备的阻燃剂来阻燃环氧树脂，可以达到UL94-V0级。刘彦明等(CN101200573A)发明了由聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、膦酸酯组成的复合阻燃剂阻燃环氧树脂，阻燃性能可达到UL94-V0级。日本木内幸浩等(CN1390246A)将具有酚类结构单元的芳族化合物及金属氢氧化物阻燃环氧树脂，可以达到良好的阻燃性能。

发明内容