[发明专利]一种聚甲醛改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法

说明书

本发明涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种聚甲醛改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法；所述功能母粒以多重复合包覆三聚氰胺多聚磷酸盐为磷系阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆三聚氰胺多聚磷酸盐55.0～65.0 wt.%、氮系阻燃剂20.0～30.0 wt.%、双季戊四醇3.0～5.0 wt.%、热塑性聚氨酯10.0～12.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%；本发明所制备的功能母粒与传统阻燃功能母粒相比，显著提高了三聚氰胺多聚磷酸盐的热稳定性，增强了其耐水性，从而更有效地提升了三聚氰胺多聚磷酸盐对聚甲醛的阻燃效果。

技术领域

本发明涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种聚甲醛改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法。

背景技术

聚甲醛是一类具有特殊分子链结构的工程塑料，虽然该塑料具有优异的综合力学性能和电绝缘性能，但其分子链中交替出现的碳氧主链结构使其成为所有聚合物中最易燃的材料，其氧指数仅为14.9vol.％，这严重阻碍了聚甲醛在工业及用家电子电器产品领域中的应用。针对聚甲醛可实施有效的阻燃改性来提高其难燃性，从而提高其在电子电子装备中使用的安全性。传统通用及工程塑料阻燃改性可通过加入含卤或无卤阻燃剂并经过双螺杆挤出机的熔融共混来实现，这些含卤或无卤阻燃剂均能够阻止塑料被引燃并抑制火焰传播，可有效提高塑料的抗燃烧性能。然而，由于聚甲醛的特殊分子链结构，传统的卤系阻燃剂不但不能对聚甲醛进行有效阻燃，还会有助燃作用。因此，目前仅可通过添加磷系和氮系阻燃剂，在聚甲醛中形成膨胀型阻燃体系，才能实现对聚甲醛的有效阻燃。在聚甲醛适用的各类磷系阻燃剂中，三聚氰胺多聚磷酸盐被认为是一组最有效的无卤阻燃剂，该阻燃剂中同时包含了磷/氮元素比例更为协调的磷氮原子，从而使其具备了较其它堵如聚磷酸铵阻燃剂更为优异的阻燃性能。作为一种安全高效的协同磷氮系阻燃剂，三聚氰胺多聚磷酸盐是聚甲醛膨胀型无卤阻燃体系的主要组成部分。但三聚氰胺多聚磷酸盐同样存在热稳定性和耐水解性较低、流动性低、分散性差，与被改性聚合物界面粘结性差等问题，尤其三聚氰胺多聚磷酸盐对水敏感，其吸湿性强，用来改性塑料后其吸附水易从材料内部迁移出来，不但导致材料阻燃性受损，也带力学性能和电性能下降。

要克服三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃应用过程中存在的缺陷，采用化学结构稳定、材质致密的有机高分子或无机材料作为壁材，通过化学反应方法对三聚氰胺多聚磷酸盐进行包覆，即可有效保护三聚氰胺多聚磷酸盐免受外界光、氧、水等外界环境的不良影响，又可在与塑料共混热机械加工过程中隔绝其相互之间及其它粉体添加剂之间相互摩擦、延缓其热分解。由此可见，采用惰性材料包覆方法是有效改善聚磷酸盐及其衍生物品质及应用效果的简易而有效的途径。例如中国专利CN103980541A和CN105419391A分别公开了采用蜜胺树脂和三聚氰胺氰脲酸盐为壁材包覆聚磷酸铵及其实施方法，被有机树脂包覆后的聚磷酸其热性能和耐水性得到显著提高，在应用于塑料阻燃时，材料的阻燃有获得明显提升。另外，秦兆鲁等在《氢氧化铝包覆改性聚磷酸铵及其在阻燃聚甲醛中的应用研究》(无机材料学报，2015，30(12)，1267～1272)一文中报导了采用氢氧化铝为壁材通过溶胶－凝胶过程对聚磷酸铵实施包覆，不仅有效解决了其耐水性问题，还能在阻燃材料燃烧过程中促进形成更完整的炭层结构，从而更显著提升材料的阻燃性。然而，上述方面均为间层包覆，聚合物包覆层也存在结构疏松，在材料热机械加工过程中保护层易剥落等问题，对三聚氰胺多聚磷酸盐在阻燃塑料中的应用相当不利。

而且三聚氰胺多聚磷酸盐阻燃塑料改性加工过程中也同样存在一系列问题，例如三聚氰胺多聚磷酸盐及相关的阻燃协效剂(如氮系阻燃剂和成炭剂)往往是粉体，且添加量较大，直接采用双螺杆挤出机进行熔融挤出共混时，由于物料在挤出机的机筒内的停留时间有限，很难将聚合物熔融与阻燃剂充分混合。此外，由于共混挤出过程中大量阻燃剂粉体相互间机械摩擦产生内热，不仅会引发阻燃剂分解导致阻燃效果受损，还会造成改性塑料的物理机械性能下降。

发明内容