[发明专利]一种基于双季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂及其制备方法，属于阻燃技术领域。

背景技术

聚丙烯(PP)阻燃防火的常用方法是加入阻燃剂，降低燃烧时材料表面的温度，稀释可燃物浓度，在材料燃烧表面形成阻隔层，隔绝氧气的供给、可燃物的释放，阻止热能向纵深传递，抑制温度升高，最终达到阻燃的目的。阻燃聚丙烯的最大用户之一是电子电气行业，因此，阻燃聚丙烯必须符合RoHS指令及中国电子信息产品污染控制管理办法的规定。随着各国对环境保护的重视，普遍使用的一些阻燃效果突出的聚丙烯含卤阻燃剂面临空前的环保压力，也面临各国日益苛刻的阻燃法规的挑战。卤系阻燃剂虽然阻燃效率高，但其阻燃的聚合物材料在高温下热裂解时，产生大量烟雾、有害气体，其烟雾不但对人存在毒性危险，还会腐蚀电子电气仪表、设备等等。特别是近年来很多环保评价报告中指出某些卤系阻燃材料在加工、燃烧和回收过程会释放二噁英和苯呋喃等高毒致癌物质，严重危害环境和人体健康。阻燃非卤化的要求越来越迫切。因此，研究开发环境友好的绿色阻燃剂(磷系、氮系、磷-氮系及硅系等)，使其同时具有低烟、低腐蚀性、无毒及与生态环境和人类健康相容的特点，市场前景广阔。

国内外在聚丙烯无卤阻燃技术方面的研究很多，但是常用的普通无机氢氧化物、膨胀阻燃体系等阻燃技术，普遍存在阻燃效率较低，耐热、耐水性差，加工性差的问题；尤其由于阻燃剂添加量大，应用性能很难满足综合需求。PP质地发脆，抗冲击性能较差，在PP中引入相容性差或亲和力差的无机材料，客观上起到了填充作用，往往会使PP的机械性能更加恶化，拉伸强度、冲击强度可能会远远不能满足指标。目前改善的方法常采用增韧剂增韧。增韧剂价格高，增韧的同时材料的刚性又变差，很可能失去PP原本使用价值。这些关键问题和技术难点制约着PP无卤阻燃剂的发展。

聚丙烯无卤阻燃剂的发展方向可以概括为：阻燃效率高，可赋予聚丙烯良好的难燃性；与聚丙烯的相容性好，可较好地分散在聚丙烯中形成均相体系；在聚丙烯的加工温度下不分解；不降低聚丙烯的力学性能、电性能、耐候性等；耐久性好，能长期保留在聚丙烯制品中发挥阻燃作用；安全环保，无毒、无臭、无污染，在阻燃过程中不产生有毒气体。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于双季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种基于双季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂，包括聚磷酸铵、双季戊四醇、烷基酯类协效剂和盐催化剂；以聚丙烯无卤阻燃剂的总质量计，各组份的质量百分含量为：

上述的聚磷酸铵的聚合度大于1000，水溶性不大于0.5g/100mL水；

上述的烷基酯类协效剂为碳酸二烷基酯、双酚A二亚磷酸烷基酯、芳香族四羧酸的二烷基酯、磷酸三烷基酯、二(十八烷基)-3，3-硫代双丙酸酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或其混合物；

上述的盐催化剂为硼酸钙、硼酸锰、硼酸锌、硼酸镍、硼酸镁、硼酸铋、硫酸钙、硫酸锰、硫酸锌、硫酸镍、硫酸镁、硫酸铋、碳酸钙、碳酸锰、碳酸锌、碳酸镍、碳酸镁、碳酸铋、磷酸锆、硅酸镁中的一种或其混合物。

本发明的一种基于双季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂的制备方法：将聚磷酸铵、双季戊四醇、烷基酯类协效剂和盐催化剂分别进行研磨、干燥后进行混合，搅拌均匀后得到基于双季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂，为白色粉末状，将得到的基于双季戊四醇的聚丙烯无卤阻燃剂装袋隔热隔潮保存即可。

该无卤阻燃剂系列以磷-氮复合高效阻燃体系为特征，可以作为阻燃改性剂通过螺杆挤出制备无卤阻燃聚丙烯粒料；25％-31％的阻燃剂添加量即可达到厚度1.6mm的UL94V-0阻燃级别。通过充分发挥盐催化剂和酯协效剂在聚磷酸铵/双季戊四醇体系中的催化协效作用，阻燃效率高，同等阻燃标准下添加量小，阻燃效果明显；同时，一定程度上突破了传统的无卤阻燃技术的吸湿、析出难点。工艺成熟，亲和力佳，在与聚丙烯配伍使用经熔融共混可以得到均匀稳定的分散体系；耐迁移性好，使用后长期放置也不会出现冒霜现象；耐候性优良，长期空气中放置也不失效；环保，阻燃制品燃烧时不产生烟雾，不含重金属和多溴联苯、多溴联苯醚，符合欧盟环保标准；工艺适宜广泛，挤出、注塑皆可，机械混合均匀即可使用，卫生、方便，可行，易于工业化生产；综合性价比高，相对普通无卤阻燃剂能够进一步降低成本，提高制品性能。

有益效果