[发明专利]一种氮磷复配膨胀型无卤阻燃剂及其在木塑复合材料的应用

说明书

技术领域

本发明涉及木塑复合材料技术领域，具体涉及一种氮磷复配膨胀型无卤阻燃剂及其在木塑复合材料的应用。

背景技术

植物纤维如木粉、竹粉具有比强度高、比表面积大、密度低、对设备磨损小以及可再生和可生物降解等优点，对其适当处理后与热塑性塑料复合，可得到高性能、高附加值的绿色环保木塑复合材料。木粉、竹粉等植物纤维热分解温度比较低，一般在150~200℃便开始分解，目前大多采用加工温度较低的热塑性通用塑料如聚乙烯、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯等与之复合，但所得木塑复合材料存在力学强度较低、耐热性较差等缺点。热塑性塑料基体对复合材料性能影响较大，聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一种热塑性半结晶型树脂，相比于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等具有更高的力学强度、耐热性，综合性能更优良，在电子电气、汽车工业、机械仪表、通信设备和灯具元件等领域中得到广泛的应用，其回收料具有更高的利用价值。PBT是极性聚合物，植物纤维表面含有大量的羟基，具有较高的表面能和亲水性，两者相容性较好，但PBT的熔点为225~235℃，加工熔融温度达到235~250℃，在如此高的加工温度下植物纤维容易发生热分解，且分解产物还会导致PBT降解，这样两者简单共混所得复合材料性能较差，因此长久以来以PBT为基体的木塑复合材料没有得到应用的开发和利用。对植物纤维进行改性，使其在200℃左右有较高的热稳定性，降低加工温度下的热分解以及分解产物所导致的PBT降解程度，有望得到高性能的以PBT为基体的木塑复合材料。

此外，木塑复合材料的阻燃特别是无卤阻燃也是其应用过程中迫切需要解决的重大问题。现有木塑复合材料的无卤阻燃主要以聚磷酸铵（APP）为主，专利号为ZL200710173607.X的中国发明专利公开了一种无卤阻燃纤维素物质组合物，该组合物由纤维素物质、水溶性聚磷酸铵以及水溶性三聚氰胺构成，可用作木塑复合材料中的无卤膨胀阻燃剂、增量剂和/或增强剂。专利号为ZL201210097608.1的中国发明专利公开了一种防霉变无卤阻燃抑烟木塑复合材料，该专利采用难燃的聚氯乙烯（PVC）以及氢氧化镁等来降低主要阻燃剂聚磷酸铵的使用量。以上两个专利直接以聚磷酸铵为阻燃剂，由于聚磷酸铵为无机物，耐水溶性和抗吸湿性差，与有机聚合物基体相容性差，所得阻燃复合材料性能较差。专利号为ZL201010179160.9的中国发明专利公开了一种无卤阻燃型注塑级聚烯烃木塑复合材料及其制备方法，该方法采用红磷与氢氧化镁、硼砂等复合阻燃，阻燃剂用量较少、无卤阻燃效果好，但红磷固有的红色限制了其使用范围。

PBT易燃烧，且燃烧时释放出大量的热，以PBT为基体的木塑复合材料也需要无卤阻燃改性。三聚氰胺磷酸盐、次膦酸盐等对PBT有较好的阻燃作用，专利号为ZL200810089638.1的中国发明专利公开了一种高机械性能无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，该方法采用三聚氰胺磷酸盐和经过高温处理的次膦酸盐复配阻燃；专利号为ZL201210410982.2的中国发明专利公开了一种阻燃扩链聚对苯二甲酸丁二醇酯组合物及其制备方法，该专利采用二乙基次膦酸铝和侧基带环氧基聚硅氧烷复配使PBT阻燃性能达到UL94V-0@1.6mm，阻燃作用较好，但所用阻燃体系均价格高，阻燃成本十分高昂。

综上所述，现有木塑复合材料基本采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等通用塑料为基体，存在力学强度低，耐热性差，且以聚磷酸铵为阻燃剂无卤阻燃后力学性能、耐热性能等严重劣化，而以PBT工程塑料为基体，由于加工温度下木粉、竹粉等植物纤维分解，也难以获得高性能的木塑复合材料。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种氮磷复配膨胀型无卤阻燃剂，该阻燃剂阻燃效果好，无卤，特别适用于木塑复合材料的制备。

本发明的另一目的在于提供一种氮磷复配膨胀型无卤阻燃剂在木塑复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种氮磷复配膨胀型无卤阻燃剂，所述氮磷复配膨胀型无卤阻燃剂包括如下重量份的原料：三聚氰胺甲醛树脂改性植物纤维28-35份和包覆型聚磷酸铵18-23份；

其中，所述三聚氰胺甲醛树脂改性植物纤维为三聚氰胺甲醛树脂改性木粉或三聚氰胺甲醛树脂改性竹粉；

所述包覆型聚磷酸铵为环氧树脂包覆型聚磷酸铵，包覆型聚磷酸铵的粒径为10-20μm，聚合度为1000-5000，磷含量≧28%，氮含量≧14%。

    优选的，所述三聚氰胺甲醛树脂改性木粉或所述三聚氰胺甲醛树脂改性竹粉的制备方法包括如下步骤：