[发明专利]一种膨胀型阻燃玻纤增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种膨胀型阻燃玻纤增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法，特别是一种用聚磷酸盐（聚磷酸铵或三聚氰胺聚磷酸盐）与金属次磷酸盐协效阻燃、玻纤增强不饱和聚酯树脂材料及其制备方法。

 

背景技术

不饱和聚酯树脂（UPR）是二元醇与不饱和二元羧酸（酐）缩聚而成的线型高分子化合物，在加热、光照、高能辐射以及引发剂作用下与烯类单体进行共聚，交联固化成网络体型结构的热固性树脂。固化后的热固性树脂综合性能并不高，通常在不饱和聚酯树脂中添加纤维或填料制成复合材料来提高其性能，这种复合材料被广泛应用于建筑、交通运输、电子电器、化工设备与体育用品等领域。由于不饱和聚酯树脂属热分解性物质，不能满足建筑防火涂料、电子电器的绝缘材料、阻燃玻璃钢设备等对不饱和聚酯树脂阻燃型的要求，因此不饱和聚酯树脂的阻燃研究已成为热固性塑料的热门课题之一。

为解决不饱和聚酯树脂的易燃问题，目前工业上主要采用在不饱和聚酯树脂基体中添加阻燃剂来达到目的。阻燃剂的种类很多，其中卤系阻燃剂的阻燃效率很高，但含卤的阻燃复合材料在燃烧时会释放出有毒、腐蚀性气体，对人类和环境存在着极大隐患；铝镁等无机阻燃剂具有抑烟阻燃和填料多重功能，但阻燃效率较低，需要在高添加量下才能达到较好的阻燃效果，严重损害不饱和聚酯的物理机械性能；磷系阻燃剂因其低烟、无毒的环保特性受到人们的关注。

目前应用广泛的膨胀型阻燃剂是以氮、磷类化合物为主要的阻燃剂，在燃烧时能形成膨胀致密的碳层，隔阻空气、可燃性物质和热量的传递，从而发挥阻燃作用，由于其不含卤素，是一种环保型阻燃剂。中国专利200810124671.3采用碳酸钙或氢氧化镁作为填料，磷酸盐（如聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐）作为阻燃剂制备无卤阻燃的不饱和聚酯模塑料；中国专利201010604694.1将聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化铝进行复配组合，并添加于不饱和聚酯树脂中，制备了一种低烟密度添加型阻燃树脂。上述两种方法制备的阻燃不饱和聚酯树脂具有以下缺点：阻燃剂添加量较大，增加了阻燃树脂的黏度，不利用后续的加工；另外，其与不饱和聚酯基体相容性差，对其力学性能的损害会较大。中国专利200910156618.6采用反应型阻燃剂2-羧乙基(苯基)次膦酸 (CEPPA)与醇、酸进行缩聚反应生成不饱和聚酯，在反应后期添加一定量的磷酸酯三聚氰胺盐,可以与CEPPA协同作用，提高阻燃性能，只是这种反应型阻燃不饱和聚酯树脂的制备过程一般比较复杂，反应条件苛刻，不易制备。

目前，金属次磷酸盐由于阻燃效率高及无环境污染问题，得到了国内外阻燃界的广泛关注。美国专利20040628617及中国专利200480043753.5均报道了以金属次磷酸盐为主要阻燃剂对玻纤增强饱和聚酯树脂进行阻燃处理的技术，尽管金属次磷酸盐的效率比较高，但是该阻燃剂与聚酯基体的相容性较差，价格也比一般氮、磷系阻燃剂要高很多。

发明内容

本发明着眼于解决现有不饱和聚酯树脂阻燃技术领域存在的含卤阻燃剂环境危性大、无机阻燃剂添加量高、材料物理性能差等问题，提供一种膨胀型阻燃玻纤增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法，使其具有环境友好无卤型、阻燃效率高（协效阻燃）、力学性能优异，同时成本相对较低的特点。

本发明提供一种膨胀型阻燃玻纤增强不饱和聚酯复合材料，由以下组分按重量份制备而成：

不饱和聚酯树脂   60-70份

阻燃剂           13-20份

阻燃协效剂       0.5-5份

玻璃纤维         15-20份

固化剂           0.3-1.5份

偶联剂           0.2-2份

稀释剂           1-5份

上述方案的优选方案是，所述的不饱和聚酯树脂选自间苯型不饱和聚酯树脂、邻苯型不饱和聚酯树脂或双酚A型不饱和聚酯树脂；其中，树脂固含量为55-60%，酸值为15-20。

所述的阻燃剂为含氮磷的大分子聚磷酸盐，聚磷酸盐的聚合度n≥1000；所述阻燃协效剂为金属次磷酸盐。

优选的是，所述的大分子聚磷酸盐为聚磷酸铵或三聚氰胺聚磷酸盐。

所述的金属次磷酸盐选自次磷酸铝、次磷酸镁、次磷酸钙、次磷酸铈、次磷酸镧或次磷酸锌中的一种或两种。

所述的固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮或过氧化甲乙酮。

所述的玻璃纤维选自短切无碱玻璃纤维，纤维长度为3-10mm。