[发明专利]一种包覆型阻燃剂及其制备方法与应用和由其组成的高聚物组合物

说明书

技术领域

本发明属于高分子助剂领域，涉及一种包覆型阻燃剂，具体涉及二烷基次膦酸盐阻燃剂包覆在碳酸盐的表面形成的包覆型阻燃剂，以及该包覆型阻燃剂的制备方法与应用和由其组成的高聚物组合物。

背景技术

自从有机合成高分子材料广泛使用后，人类即开始面临新的火灾威胁，原因是这类材料绝大部分是易燃或可燃的。所以在材料中加入阻燃剂成为预防火灾发生，降低火灾危险的可行性和必要性措施之一。但据数据统计，火灾中死亡事故大部分是由于有毒有害气体和烟的窒息造成的，所以抑烟、减毒是与阻燃相提并论的。无卤阻燃剂逐渐取代有卤阻燃剂，广泛应用于高分子材料中，正是为了在保证阻燃的前提下，达到抑烟、减毒的效果。

二烷基次膦酸盐作为一种高效的磷系无卤阻燃剂，具有阻燃剂用量小，模塑组合物机械性能好，色泽佳，烟密度低，CTI值高的特点。添加有二烷基次膦酸盐的高聚物组合物燃烧过程中，二烷基次膦酸盐能大大降低高聚物组合物的分解温度，促使高聚物组合物提前分解，在较低温度下即可形成炭层，保护炭层下的高聚物组合物在更高温度下不会被引燃，从而起到良好的阻燃效果。美国Ticona公司先后研究了烷基次膦酸锌/铝/钙做阻燃剂在PA和PBT中的性能，得出甲基乙基次膦酸铝/钙在PBT中的添加量为15%和在PA中的添加量为20%时，能够达到UL94 V-0阻燃级别。令人遗憾的是，由于二烷基次膦酸盐是通过促使高聚物组合物提前分解成炭达到阻燃目的，这就导致阻燃高聚物组合物燃烧时处于不完全燃烧状态，而产生大量的烟，并在燃烧的初始阶段放出大量的热，在一定程度上增加了火灾中的死亡事故。

为了解决阻燃高聚物组合物不完全燃烧带来的生烟问题，在先技术给出了多种解决方案。CN103724967A在阻燃树脂中加入了复配型助剂解决生烟量大的问题，该复配型助剂由按共混材料重量百分比的下述组分构成：氢氧化镁0.5wt%-4wt%，硼酸锌1wt%-6wt%，分子筛活化粉1wt%-5wt%，将氢氧化镁、硼酸锌、分子筛活化粉混合，搅拌均匀，即制得该复配型助剂。CN101591468A在树脂体系中加入了：0.2wt%-2wt%的复合降烟剂和1wt%-6wt%的低发烟促进剂。

同时，当二烷基次膦酸盐应用于高温尼龙或聚酯时，添加有二烷基次膦酸盐的模塑组合物在加工过程中会对加工装置的金属部件产生严重腐蚀。（US 20110021676A1）。

为了解决模塑组合物对加工装置金属部件腐蚀的问题，专利US 20110021676A1将二烷基次膦酸盐和有机酸或无机酸的金属盐复配在一起，应用于尼龙或聚酯中，相对于单独使用二烷基次膦酸盐的尼龙或聚酯，大大提高了其流动性，且在一定程度上减轻了模塑组合物对加工装置金属部件的腐蚀。但上述专利（US 20110021676A1）中的复配型阻燃剂只是在使用时或使用前将各种阻燃剂进行机械物理混合，存在分散不均匀的问题，且由于有机酸或无机酸的金属盐添加量大，与材料相容性差，会严重损害模塑组合物机械性能。

以上的现有技术均是在使用时或使用前将阻燃剂和助剂进行机械物理混合，一般都存在分散不均匀的问题，不能完全发挥各组分之间的协同效应，可能会对聚合物其它方面的性能造成影响。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种二烷基次膦酸盐阻燃剂包覆碳酸盐的包覆型阻燃剂，该包覆型阻燃剂应用于高聚合物组合物时，能够在很大程度上降低阻燃高聚物组合物燃烧过程中的生烟量和释热量。同时，该包覆型阻燃剂实现了二烷基次膦酸盐阻燃剂与碳酸盐的高效复合，能有效地解决复配型阻燃剂分散不均的问题，提高阻燃高聚物组合物性能的均一性。并且该包覆型阻燃剂应用于高聚合物组合物时，能够在很大程度上减轻高聚合物组合物加工过程中对加工装置螺杆的腐蚀。

本发明的另一目的是提供上述包覆型阻燃剂的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述包覆型阻燃剂的用途。

本发明的再一目的是提供包含上述包覆型阻燃剂的高聚物组合物。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种包覆型阻燃剂，含有粒径为1μm~90μm的碳酸盐的芯材，在芯材的外表面包覆有二烷基次膦酸盐阻燃剂的包覆层；所述碳酸盐的芯材粒径优选为15μm ~50μm。

所述芯材与包覆层质量比为1：100~60：100。优选地，所述芯材与包覆层质量比为10：100~45：100。非本发明所述的芯材与包覆层质量比的包覆型阻燃剂，应用于高聚物组合物时，燃烧过程中释热量大，生烟量多，对加工装置螺杆的腐蚀程度大。