[发明专利]一种含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂及其制备方法和应用。所述含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂包括三嗪系成炭‑发泡剂、磷化合物和埃洛石纳米管，其中埃洛石纳米管占所述含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂总重量的1～30％；三嗪系成炭‑发泡剂与磷化合物的质量比为1:1～5。本发明含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂具有阻燃效率高，添加量小，对复合材料的物理机械性能影响小的特点，可广泛用于汽车、家用电器、建材等领域。

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

膨胀型阻燃剂是近年来广泛应用的阻燃剂类型之一，该阻燃剂克服了卤系阻燃剂在燃烧时易放出刺激性和腐蚀性的气体及烟雾，污染环境，危害人类健康，同时腐蚀设备等缺点，是一种非常有前途的绿色环保型阻燃剂膨胀型阻燃剂由酸源、炭源和气源组成：(1)酸源：在加热条件下能释放无机酸的化合物促进多羟基化合物脱水炭化；(2)炭源：富含碳原子的多羟基化合物，在酸的作用下脱水而成炭；(3)气源：在受热时能释放出挥发性产物的胺类或酞胺化合物。在PP膨胀型阻燃剂中，炭源是关键，传统的膨胀阻燃剂以季戊四醇，淀粉等为成炭剂，具有添加量大，易析出，力学性能损伤大的缺点。

中国专利申请CN101225187A中公开了一种三嗪成炭-发泡剂，多聚磷酸铵和协效剂组成的聚丙烯无卤阻燃剂，由三嗪成炭-发泡剂构成的阻燃剂虽阻燃效果好，但聚丙烯复合材料力学性能仍损伤大。

无卤膨胀型阻燃剂与PP相容性差，会降低PP复合材料的力学性能(尤其是冲击性能)，从而限制了PP在要求较高的场合中的应用。文献报道，蒙脱土、层状水滑石、POSS、石墨烯、碳纳米管等阻燃协效剂能提高IFR的阻燃效果，但他们价格昂贵，不适合工业应用。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂。

本发明的另一目的在于提供上述含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂的应用。

本发明一种主要由三嗪系成炭-发泡剂、磷化合物和埃洛石纳米管组成的无卤膨胀阻燃剂，埃洛石纳米管具有协效阻燃作用能提高阻燃剂对PP的阻燃效果，同时埃洛石纳米管对PP具有增强作用，为改善HNTs与三嗪系成炭-发泡剂的相容性，阻燃体系可以添加相容剂或在HNTs表面接枝马来酸酐，使阻燃剂阻燃效率高，添加量小，增强PP复合材料的物理机械性能，扩大阻燃PP复合材料在汽车、家用电器、建材等领域的应用范围。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂，包括三嗪系成炭-发泡剂、磷化合物和埃洛石纳米管，其中埃洛石纳米管占所述含埃洛石纳米管无卤膨胀阻燃剂总重量的1～30％，所述三嗪系成炭-发泡剂与磷化合物的质量比为1:1～5。为改善HNTs与三嗪系成炭-发泡剂的相容性，阻燃体系还可以添加相容剂或在HNTs表面接枝马来酸酐改性。

优选的，所述三嗪系成炭-发泡剂以三聚氯氰为原料经烷基胺取代，然后与二元胺缩合而成，具有式(1)所示的结构：

其中，R₁为NH-CH₂CH₂OH和NH₂等中的一种；

R₂为CH₂CH₂和CH₂CH₂NHCH₂CH₂等中的一种；n＝1～10000。

所述三嗪系成炭-发泡剂通过以下步骤合成：