[发明专利]利用无机和烷基亚磷酸盐提高热稳定性的磷氮无卤阻燃剂组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种利用无机和烷基亚磷酸盐提高热稳定性的磷氮无卤阻燃剂组合物，按重量百分比计，原料组成包括：二乙基次磷酸铝40～90wt％；三聚氰胺聚磷酸盐20～50wt％；含锌化合物0.1～10wt％；烷基亚磷酸盐0.1～5wt％；无机亚磷酸盐0.1～5wt％；所述烷基亚磷酸盐的结构式如下式(I)或下式(Ⅱ)所示，式中，R选自芳香基或碳数为1～6的直链脂肪烷基，Me选自锌、钙或镁。本发明公开的阻燃体系具有高阻燃、高热稳定、无迁移、不腐蚀设备等特点。可应用于玻纤增强热塑性工程塑料中，得到无卤阻燃玻纤增强热塑性工程塑料，可制备电子电器领域的部件或制品。

技术领域

本发明涉及阻燃剂的技术领域，具体涉及一种利用无机亚磷酸盐和烷基亚磷酸盐复配提高热稳定性的磷氮无卤阻燃剂组合物，以及该磷氮无卤阻燃剂组合物在制备无卤阻燃玻纤增强材料中的应用。

背景技术

玻纤增强热塑性工程塑料因具有良好的刚性和抗冲击性、低翘曲性、高的尺寸稳定性、良好的表面外观、易加工成型和可回收等性能特点而被广泛应用于电子电器领域。在这些领域的应用，对材料提出了阻燃的要求，而热塑性工程塑料是易燃材料，在与玻纤复合后，由于玻纤的灯芯效应，使得玻纤增强工程塑料更容易燃烧。因此玻纤增强工程塑料在这些领域应用时，需要解决阻燃的问题，而且灯芯效应的存在使得其阻燃难度更大。这里的热塑性工程塑料主要指聚酯和尼龙。

目前，对于玻纤增强热塑性工程塑料的阻燃，包括了两类基本的阻燃体系：卤系阻燃体系和非卤阻燃体系。卤系阻燃体系通常是含溴阻燃剂协同三氧化二锑，大量研究表明，添加有溴系阻燃剂的玻纤增强热塑性工程塑料在燃烧时会产生浓烟和溴化氢等有害物质，会引起人体窒息，其次，卤系阻燃剂的电绝缘性差，在一些领域的应用也受到限制。因此，为玻纤增强热塑性工程塑料开发安全、环保、高性能的无卤阻燃体系成为研究的热点，近年来出现了新型的应用于玻纤增强热塑性工程塑料的无卤阻燃剂或阻燃体系。

据文献报道，应用于玻纤增强热塑性工程塑料的无卤阻燃剂主要包括两大类基本体系：一类是红磷；另一类是磷氮系阻燃体系。对于红磷，虽然其阻燃效果好，但其面临两个问题：一是红磷的颜色，限制了其应用范围，通常只是应用在黑色制品中；二是在加工过程中容易产生磷化氢等剧毒物，带来环保和安全问题，因此红磷并不是玻纤增强热塑性工程塑料的最佳选择。对于磷氮系阻燃体系，这是一类高效的阻燃体系，具有高的阻燃效率，也避免了红磷的一些缺陷，是目前研究的热点。

目前应用得最多的是，基于二乙基次磷酸铝的磷氮复配体系，例如，二乙基次磷酸铝复配三聚氰氨聚磷酸盐(MPP)体系，由于具有较高的磷含量，以及磷氮的协同作用，可以实现对玻纤增强热塑性工程塑料的高效阻燃，也不存在制品颜色问题，同时具有很高分解温度，在玻纤增强热塑性工程塑料的高温加工过程中，不会产生磷化氢等剧毒气体。但对于基于二乙基次磷酸铝的磷氮复配体系，仍然存在一些缺点，主要表现在：一是两种组分在高温时会有一定的反应分解，产生少量的酸性物质，这些酸性物质会对加工设备的金属部件产生腐蚀，在一定时间后需要更换部件，带来成本的增加和降低生产效率的问题；二是含氮化合物MPP存在一定的析出，材料在注塑成型过程中，注塑一定模数的制品后，在模具上会存在沉积物，这些沉积物的存在会影响制品的外观，这是需要停工清理模具，也会降低生产效率，同时这种析出还会引起阻燃剂向制品表面迁移，导致阻燃剂分布不均及流失，最终使得材料的阻燃失效，存在安全隐患；三是MPP的存在对热塑性聚合物有降解作用，明显的现象是材料的熔指变大，且易变色，对材料的力学性能影响较大，特别是材料的冲击性能下降较多。

总的来看，目前应用于玻纤增强热塑性工程塑料的阻燃体系，存在有颜色、产生有毒气体、易析出、有腐蚀、降解、变色及材料力学性能下降等问题，有些是致命问题则不能使用，有些则是导致成本增加、效率降低等。因此，有必要开发新型的无卤阻燃体系。

发明内容