[发明专利]一种聚烯烃树脂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，尤其是一种聚烯烃树脂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聚磷酸铵为磷系阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆聚磷酸铵55.0～65.0 wt.%、氮系阻燃剂25.0～35.0 wt.%、载体树脂7.0～11.0 wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯0.5～1.0 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，显著提高了聚磷酸铵的热稳定性，增强了其耐水性，从而更有效地提升了聚磷酸铵对聚烯烃树脂的阻燃效果。

技术领域

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

背景技术

聚烯烃树脂是一类在全球使用量最大的通用塑料，由于聚烯烃树脂是极易燃塑料，其在用家电器、工业电子电器、汽车等交通工具领域应用时，往往需要实施阻燃改性来提高其使用安全性。塑料阻燃改性可通过加入阻燃剂并经过双螺杆挤出机的熔融共混来实现。阻燃剂能够阻止聚烯烃树脂塑料被引燃并抑制火焰传播，可有效提高其抗燃烧性能。按阻燃元素类别分类，阻燃剂通常可分为卤系（卤系又分为氯系和溴系）、磷系、锑系、镁系、硼系、钼系等等。虽然当前溴系阻燃剂被公认为是具有适用性广、使用方便、阻燃效果优异、能够对大多数通用塑料实施高阻燃效率的最有效阻燃剂，但火灾发生时，这类含溴阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，目前在很多阻燃应用领域已逐步推广使用无卤阻燃材料。无卤阻燃剂以磷氮系化合物和金属氢氧化物为主，其阻燃的塑料在燃烧时发烟量小，不产生有毒有害、腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，也成为未来塑料阻燃技术发展的方向。聚磷酸铵是一种安全高效的磷系阻燃剂、也是膨胀型无卤阻燃体系的主要组成部分，在各类塑料的无卤阻燃改性过程中被广泛使用。然而，聚磷酸铵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，尤其聚磷酸铵对水敏感，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。

要克服聚磷酸铵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聚磷酸铵进行包覆，即可有效保护聚磷酸铵免受外界光、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铵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丙烯中的应用研究》（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，对聚磷酸铵在阻燃聚烯烃树脂塑料中的应用相当不利。

而且聚磷酸铵阻燃塑料改性加工过程中也同样存在一系列问题，例如聚磷酸铵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