[发明专利]硅烷偶联剂作为阻燃剂在阻燃热塑性塑料中的应用

说明书

本发明公开了硅烷偶联剂类化合物作为阻燃剂在阻燃热塑性塑料中的应用，硅烷偶联剂类作为纳米无机氧化物前驱体可以良好的分散在聚合物基体中，当遇到空气中的水分时，在聚合物分子链段中水解生成纳米无机氧化物，跟聚合物基体形成互穿网络结构，与直接加入纳米粒子氧化物相比，这种加入无机氧化物前驱体的方法有效的减少纳米粒子在聚合物基体中的团聚、迁移和析出。使用硅烷偶联剂类化合物作为阻燃剂制备的阻燃热塑性塑料，热释放速率、总热释放、生烟速率，总生烟量、烟因子显著降低，而炭渣剩余质量则大大提高。

技术领域

本发明属于阻燃热塑性塑料改性的技术领域，涉及硅烷偶联剂类化合物作为阻燃剂在阻燃热塑性塑料中的应用，尤其是在阻燃热塑性聚氨酯弹性体、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯中的应用。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是目前世界上比较常用的塑料之一，它兼具了塑料的加工工艺性能与橡胶的物理机械性能，具有高弹性、高强度、高耐磨性、耐辐射性、耐油性、耐低温脆性并且硬度可在很大范围内可调等力学性能，在国民经济的许多领域有广泛的应用。但是TPU由于本身结构特殊，极容易燃烧，TPU燃烧时火焰剧烈并且伴有浓烈的黑烟，热释放量大，同时具有严重的熔滴滴淌现象，使其直接应用到工业具有很大的局限性，所以阻燃热塑性聚氨酯材料的研究一直是当今聚氨酯材料研究的热点。据《阻燃剂的发展及在塑料中的应用》(塑料，31:11-15，2002)介绍，传统的阻燃剂(如卤系阻燃剂)在火灾中往往会产生很多有害烟气，甚至提高了烟气的毒性和腐蚀性，易造成重大人员伤亡。而传统无卤阻燃剂，如铝镁氢氧化物等阻燃效果好、低烟无毒，但所需阻燃剂的添加量较大，使材料的力学性能如拉伸强度，断裂强度下降。

据《聚合物燃烧与阻燃技术》(张军，纪奎江，夏延致等编著，化学出版社，2005年4月)介绍，聚丙烯(PP)本身属于易燃材料，其氧指数仅17.0-18.0％，并且成炭率低，燃烧时产生熔滴，所以在很多应用场合都要求对其进行阻燃改性。目前国内外对聚丙烯阻燃主要采用添加阻燃剂。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)本身属于比较易燃聚合物材料，其氧指数仅17.0-19.0％，随醋酸乙烯酯含量的增加而有所增加，但成炭率低，燃烧时产生熔滴，所以在很多应用场合都要求对其进行阻燃改性。目前，国内外对乙烯-醋酸乙烯酯阻燃处理主要采用添加型阻燃剂。

目前，硅烷偶联剂主要应用于无机阻燃剂，因为无机阻燃剂具有较强的极性与亲水性,同非极性聚合物材料相容性差,界面难以形成良好的结合和粘接。为改善Al(OH)₃、Mg(OH)₂与聚合物间的粘接力和界面亲和性,采用偶联剂对Al(OH)₃、Mg(OH)₂阻燃剂进行表面处理是最为有效的方法之一。Al(OH)₃、Mg(OH)₂常用的偶联剂是钛酸酯类或硅烷偶联剂类化合物，且两种偶联剂具有协同作用。

无机阻燃剂具有较强的极性及亲水性，同非极性聚合物材料间相容性差，界面难以形成良好的结合和粘结。为了改善氢氧化镁与聚合物间的粘结力和界面亲合性，制备纳米氢氧化镁阻燃剂并对其进行表面改性处理是最为行之有效的方法之一。纳米粒子在样品中分散良好，但由于纳米粒子未经任何表面处理，部分粒子倾向于团聚。

综上，目前尚没有将硅烷偶联剂类化合物单独作为阻燃剂加入到热塑性塑料中，用作热塑性塑料阻燃的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃剂，阻燃效率高、用量少、低毒，并将其用于阻燃热塑性塑料，尤其是聚氨酯弹性体、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯的改性中，克服现有热塑性聚氨酯弹性体、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯燃烧热释放量大和纳米粒子易于在基体中团聚的缺点。

硅烷偶联剂类化合物作为阻燃剂在阻燃热塑性塑料中的应用。