[发明专利]无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无卤阻燃聚甲醛复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料及其制备方法。

背景技术

聚甲醛(POM)，又名聚氧化次甲基，是五大工程塑料之一，其生产能力仅次于聚酰胺和聚碳酸酯。聚甲醛根据其结构特点可分为共聚聚甲醛和均聚聚甲醛，但不管哪种聚甲醛都具有分子链柔顺性好，链结构规整度高，易结晶，结晶度高，具有硬度大、模量高，尺寸稳定性好，良好的热电性能，耐疲劳性突出，耐磨和自润滑性能好，着色性强，使用温度范围广等诸多优点。然而，因聚甲醛分子内的含氧量高达53％，极限氧指数低(仅15％)，故极易燃烧，且有严重的有焰滴落现象，不能满足对阻燃性能要求高的领域，极大地限制了聚甲醛的应用范围，因此研制阻燃性能优良的阻燃聚甲醛材料具有十分重要的意义。

聚甲醛燃烧热低，外界只需提供少量的氧即可维持其燃烧，在燃烧过程中，聚甲醛因其分子结构特点极易发生“拉链式”降解，其降解产物甲醛单体易被氧化成甲酸，而聚甲醛由于对酸碱的稳定性差，少量酸碱的存在即可导致聚甲醛的剧烈降解，氧化形成的甲酸会加速聚甲醛的分解。正因为聚甲醛对酸碱的稳定性差，其对阻燃剂的选择也较为苛刻。传统的卤系和含锑阻燃剂因燃烧过程中会产生的卤化氢酸性物质，因而会加剧聚甲醛的降解而大幅降低其对聚甲醛的阻燃作用。另外，聚甲醛自身分子链结构中缺乏可反应基团，其自身很难参与成炭，这使得其阻燃愈加困难，另一方面，聚甲醛分子链规整，呈弱极性，与大多化合物相容性差，易结晶，球晶大，对缺口冲击敏感，加入大量的共添加剂或其它高分子材料会大幅降低其力学性能。综上所述，因聚甲醛自身的结构特点，改善其阻燃性能十分困难，一直是世界性难题，同时也是具有重要意义的研究课题。

针对聚甲醛阻燃的难题，已有用于改善聚甲醛阻燃性能的研究文献报道，所采用的阻燃体系主要包括红磷/酚醛树脂或聚碳酸酯/脂肪酸盐[Tanigawa Y，Yamatou H.Flame-retardant polyacetal resin composition.US Patent 6699923 B2，2004]、聚磷酸铵/季戊四醇双磷酸酯三聚氰胺盐/三聚氰胺[樊真，赵小平，工程塑料应用，2002，30(10)，1-4]、Al(OH)₃或Mg(OH)₂[刘鹏波，徐闻，李英杰，高分子材料科学与工程，2004，20(6)，120-123；冯定松，谢洪泉，何平，石化技术与应用，1999，17(2)，79-99]、三聚氰胺氰尿酸盐/聚氨酯复合阻燃剂[谢代义，刘渊，王琪，塑料工业，2006，34(4)，17-19]、红磷/酚醛树脂/三聚氰胺[Harashina H，Tajima Y，Itoh T，Polymer Degradation and Stability，2006，91(9)，1996-2002]等。上述报道的阻燃体系虽在不同程度上改善了聚甲醛的阻燃性能，但所得材料的力学性能损害严重(往往比基体树脂聚甲醛降低40～70％)，红磷等带色阻燃体系会限制其应用领域，且部分体系加工条件苛刻。因此，研究开发新的阻燃聚甲醛和相应的制备方法仍显得十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，该复合材料的阻燃性和力学性能俱佳。

本发明的另一目的是提供一种制备上述无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料的方法，该方法制备工艺简单，易于工业化实施。

本发明提供的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料按重量百分比计是由以下组分经熔融共混而成：

聚甲醛                        30～80％

聚合物成炭剂                  0.01～20％

聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂        15～60％

聚甲醛热稳定剂                0.1～2％。