[发明专利]具有高耐热性杂化阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于杂化阻燃剂及其制备和应用技术领域，具体涉及一种具有高耐热性杂化阻燃剂及其制备方法和应用。该类杂化阻燃剂具有新的聚集形态以及耐高温的纳米金属氧化物作为包覆层，表现出比传统次膦酸盐更优异的热稳定性，同时也具有较高的阻燃效率和抑烟性能。

背景技术

高分子材料已经广泛用于人们生活中的方方面面，但高分子材料本身易燃的特点使得大部分火灾更加严重，极大地增加了火灾中财产和生命的损失，已有不少行业都明确提出了必须使用阻燃改性的高分子材料，而最简单实用的改性方法就是通过添加阻燃剂来实现高分子材料的阻燃。

添加型阻燃剂经过多年的发展种类已非常丰富，主要有卤系阻燃剂、无机阻燃剂、含磷阻燃剂和含氮阻燃剂。近年来，被大量使用的传统含卤阻燃剂因毒性和腐蚀性问题遭到了许多国家和地区的禁止。无机阻燃剂虽然低毒、低烟、低腐蚀和价格低廉，但一般阻燃效率较低，且热稳定性较差，添加量大，适用的高分子基材有限。

工程塑料在人们的日常生活和生产活动中的应用十分广泛，尤其在汽车工业和电器制品行业中，所以阻燃性能对扩大工程塑料的应用范围起着至关重要的作用。目前广泛使用在工程塑料中的无卤阻燃剂是德国克莱恩公司率先开发出来的烷基次膦酸盐阻燃剂，如CN1660857A中公开的二烷基次膦酸盐阻燃剂。对该阻燃剂CN101525479A、CN102264816A等公开的文献虽表明此类阻燃剂在工程塑料如PBT、PA中均有阻燃效率高的优点，但通过传统金属阳离子交换的方法合成的次膦酸盐中大部分热稳定性并不好，例如次磷酸铝、苯基次膦酸铝、异丁基次膦酸铝等在传统的热失重测试中其初始分解温度T_5％均低于350℃，经过实验验证，这些次膦酸盐在加工过程中容易发生降解，均不适用于改性加工温度较高的耐高温工程塑料，诸如耐高温尼龙(PA6,T、PA4,6)、聚苯醚(PPO)等。此外在部分文献如《Aluminum Hydroxymethylphosphinate and Melamine Pyrophosphate:Synergistic Flame Retardance and Smoke Suppression for Glass Fiber Reinforced Polyamide 6》、《A novel flame-retardant acrylonitrile-butadiene-styrene system based on aluminum isobutylphosphinate and red phosphorus:Flame retardance,thermal degradation and pyrolysis behavior》中均还表明单独添加次膦酸盐对工程塑料进行阻燃改性时复合材料的烟释放总量有明显增加，而烟气对火灾中人群的逃生具有较大威胁。如何合成一种高热稳定性、高阻燃效率且低烟释放总量的阻燃剂成为了目前耐高温树脂阻燃领域的研究难题。

无机阻燃剂虽有价廉、产烟量低、毒性低的优点，但是由于阻燃效率低，一般需要添加量较大才能达到较好的阻燃性能，而添加量较大又会极大地破坏基材的力学性能，加之热稳定性较差，适用的高分子基材有限，所以目前很少有用无机阻燃剂作为主阻燃剂用于工程塑料的阻燃改性。但为了阻燃改性工程塑料的综合性能，尤其是出于降低成本的考虑，许多现有技术仍采取了使用少量无机阻燃剂与次膦酸盐进行复配阻燃，如勃姆石、二氧化钛、三氧化二锑等因具有较优异的热稳定性，因而在改性工程塑料中被多次报道。JP2012051954A、CN102464881等就使用了勃姆石与次膦酸盐进行复配来阻燃聚酰胺树脂，但这些文献均没有披露任何数据表明勃姆石的加入可以明显改善体系的阻燃效果，只是提及对聚酰胺树脂的加工稳定性和复合材料的热稳定性有一定贡献。WO2013085133A1则着重突出了勃姆石具有环保、低毒性的优势。总之，现有技术的研究方向主要是放在如何设计复配阻燃体系来结合两种阻燃剂的优势方面，还没有任何文献披露将两者有机结合形成一种杂化物并通过控制其结构来得到一种自身性能和阻燃效果都有所改善的杂化阻燃剂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，首先提供一种具有高耐热性的杂化阻燃剂。该阻燃剂不仅适用于一般的聚酰胺、聚酯等工程塑料的阻燃改性，也适用于耐高温工程塑料的阻燃改性。该阻燃剂在具有较高阻燃效率的同时，相比传统的次磷酸盐还有较明显的抑烟效果。

本发明的另一目的是提供一种上述具有高耐热性的杂化阻燃剂的制备方法。

本发明的第三目的是提供上述具有高耐热性的杂化阻燃剂的应用。