[发明专利]无卤磷系协同阻燃剂与阻燃高分子复合材料及其制备方法

说明书

无卤磷系协同阻燃剂与阻燃高分子复合材料及其制备方法，无卤磷系协同阻燃剂的成分按质量百分比，PPEPAA:1～95％，APP:0～90％，MPP:0～90％，分子筛:0～25％。制备方法：包括自聚‑共混路线，原位聚合路线。所述的阻燃高分子复合材料，其成分按质量百分比，无卤磷系协同阻燃剂:20～50％，高分子材料:50～79.7％，抗氧化剂：0～0.3％。该阻燃高分子复合材料，极限氧指数为28～46.7％，UL‑94垂直燃烧测试达到V‑1以上等级，热释放速率(HRR)与总生烟量(TSR)较基体高分子材料分别降低22～84.0％和12.1～43.02％。

技术领域

本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种无卤磷系协同阻燃剂与阻燃高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展进步，越来越多高分子材料进入到人们的生产生活之中，衣食住行用，随处可见其身影。然而绝大多数高分子材料极限氧指数均低于21％，属于易燃材料。2015年，全国公安消防部门共接报火灾34.7万起，死亡1899人，受伤1213人，直接财产损失43.6亿元(公安部消防局.中国消防年鉴.2016[M].昆明:云南出版集团,2016,03-04.)，其中很多涉及到高分子材料。高分子材料一旦燃烧不易熄灭，大量冒烟，且高温滴落物易引燃其他材料。对高分子材料进行阻燃处理是减少火灾隐患，延长人员逃生时间，降低火灾危害的有效手段。

卤素阻燃剂是一种传统的阻燃剂，在火灾中不断生成卤化氢气体，也稀释了可燃性气体，由于气体具有较大的密度，覆盖在可燃物表面，也阻隔了与氧气的接触，破坏了燃烧所需的要素，使燃烧条件无法达到，达到阻燃目的(Environment international,2003,29(6):683-689.)。但是卤素阻燃剂燃烧过程放出大量黑烟和毒性气体卤化氢且其在空气中易生成具有腐蚀性的强酸氢卤酸，严重危害了人类健康与环境。根据火灾事故的人员伤亡统计，70-80％的人都因为吸入烟雾和有毒气体导致窒息死亡。

金属氢氧化物类阻燃剂主要是氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)阻燃剂。它们资源充沛易得、价格低廉、稳定性好、无毒无害、无腐蚀。其填充到基体中，不仅有阻燃的效果，而且还有抑烟作用，安全环保(Polymer international,2010,59(4):539-542.)。但是若想要用金属氢氧化物阻燃聚合物达到比较好的效果，它们的添加量一般都达到了50-60％，这在一定程度上损失了材料的加工性能和力学性能。

磷是一种用于阻燃的通用有效元素，有可能取代目前仍广泛使用的卤素阻燃剂。

Wu等人通过原位聚合制备了具有三聚氰胺甲醛(MF)树脂的微胶囊化的聚磷酸铵盐(MCAPP),结果表明，用MF树脂微胶囊化可以减少颗粒的大小和吸水率。在相同添加量的条件下与PP/APP复合材料相比，PP/MCAPP复合材料的LOI值从20％增加到30.5％(PolymerComposites,2008,29(8):854-860.)。

Wang等人研究了双壳微胶囊化聚磷酸铵盐(APP)。通过原位聚合法使用由脲-甲醛和三聚氰胺-甲醛树脂组成的双壳结构微胶囊化APP(MUFAPP)。经研究发现在PP中添加30％的APP，UL-94测试不能达到任何等级，而在PP中加入30％的MUFAPP在UL-94测试中可以达到V-1级。当MUFAPP添加量增加到40％时，PP/MUFAPP的UL-94结果升高到V-0级(Journal ofThermal Analysis and Calorimetry,2014,115(2):1173-1181.)。