[发明专利]一种无卤无磷环保协效阻燃剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂，具体涉及用于塑料或橡胶等高分子材料的无卤无磷环保协效阻燃剂及其用途。

背景技术

无机环保阻燃剂例如氢氧化铝和氢氧化镁由于在燃烧时不产生有毒气体，近年来得到迅猛发展；但它们只有在高填充量下才能达到一定的阻燃效果，导致阻燃组成物的粘度上升、成型加工性变差，被阻燃材料的耐水性、电气及力学性能降低。将有机硅与氢氧化铝或氢氧化镁协同使用，不仅可提高阻燃效率，而且能增加氢氧化铝或氢氧化镁在基材中的分散性，减少阻燃剂的用量。

由于协效阻燃原理是高温下金属氧化物与聚硅氧烷结合形成玻璃陶瓷化保护阻燃层，从而取得良好协同阻燃效果，所以两种物质结合的越紧密，协同效果越突出，最好是通过化学反应形成共价键形成一体。

在此领域中目前市场化的产品有原GE公司（现在的迈图公司）的SFR100以及道康宁公司的4-7081等，这两个产品本质上都是超高分子量的聚硅氧烷，SFR100聚合度很高，粘度很大，使用时很不方便，4-7081的聚硅氧烷部分同样聚合度高，粘度大，为了使用方便，把这些大分子的聚硅氧烷分散到气相法二氧化硅粉体上，以气相法二氧化硅作为载体作成粉末状产品以方便实用。

这类高分子量聚硅氧烷阻燃剂只是与氢氧化铝和氢氧化镁等物理混合，不发生化学反应，所以结合并不紧密，基本上还是两个物质，因此作为阻燃剂时彼此的协效作用并不显著，导致加入量需要在氢氧化铝和氢氧化镁重量比的5%甚至10%以上才会表现出显著协同阻燃效果。而且高加入量常常导致挤出机螺杆打滑等加工困难。

综上所述，市场上需要一种更高效，且使用方便的有机硅环保协效阻燃剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷提供一种无卤无磷环保协效阻燃剂。

本发明是在一定聚合度的硅氧烷分子链上接枝上可与氢氧化铝和氢氧化镁表面发生化学反应形成牢固化学键的反应基团，从而合成出全新的有机硅低聚物高效环保协效阻燃剂，由于保留了一定的硅氧烷聚合度，又可以与氢氧化铝和氢氧化镁等物质紧密结合形成一体，在很小的加入量下（氢氧化铝、氢氧化镁重量的0.5-1%）即可取得突出的协效阻燃效果，而且产品为粘度较低的液体，使用方便。

本发明首先提供了一种无卤无磷协效阻燃剂，以接枝改性的聚硅氧烷作为协效阻燃成分，所述接枝改性的聚硅氧烷的主链Si上接枝有对Mg（OH）₂或AL（OH）₃表面羟基具有反应活性的基团，所述接枝改性的聚硅氧烷的接枝率为0.001-50%，所述接枝改性的聚硅氧烷重均分子量Mw为80-7000000g/mol。

所述对Mg（OH）₂或AL（OH）₃表面羟基具有反应活性的基团选自：乙酰氧基，氨丙基，羟基，烷氧基,异氰酸酯基丙基。

所述烷氧基选自：甲氧基，乙氧基，甲氧基乙氧基，异丙氧基，丁氧基等。

进一步的，所述接枝改性的聚硅氧烷含有以下结构单元：

R为对Mg（OH）₂，AL（OH）₃表面羟基（-OH）具有反应活性的基团；

W为接在Si上的对Mg（OH）₂，AL（OH）₃具有反应性的活性基团，或对Mg（OH）₂，AL（OH）₃不具有反应性的基团；

m、n为正整数；

其中，R具体选自：乙酰氧基，氨丙基，羟基，烷氧基,异氰酸酯基丙基。

其中，W具体选自：C1-C20的烷基，苯基，环氧丙基，甲基丙烯酰氧基丙基，环己基丙基，乙酰氧基，羟基，烷氧基。

进一步优选的，所述W为甲基，R为氨丙基。该接枝改性的聚硅氧烷可将八甲基环四硅氧烷加硫酸开环与氨丙基甲基二甲氧基硅烷平衡聚合获得。

或者，所述W为苯基，R为烷氧基或乙酰氧基，所述烷氧基选自：甲氧基，乙氧基，甲氧基乙氧基，异丙氧基，丁氧基等。该接枝改性的聚硅氧烷可将八甲基环四硅氧烷加硫酸开环后与相应硅烷平衡聚合获得。如将八甲基环四硅氧烷加硫酸开环并分别与苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基乙氧基硅烷平衡聚合，分别获得W为苯基，R分别为甲氧基，乙氧基，甲氧基乙氧基的接枝改性的聚硅氧烷。