[发明专利]一种阻燃热塑性聚酰胺，阻燃剂和应用

说明书

本发明公开了一种新型阻燃聚酰胺聚合物（阻燃尼龙）的组成、制备和应用。具体来说，本发明公开的阻燃聚酰胺聚合物包括热塑性聚酰胺及新型阻燃剂。该新型阻燃剂包含离子液体组份，其中离子液体可以是单一离子液体组份，也可以是几种离子液体共用，也可以是离子液体和传统阻燃剂混用。该阻燃剂可以在聚酰胺聚合阶段添加，也可以在聚合物改性阶段通过挤出机混合添加。本发明公开的阻燃聚酰胺聚合物可用于塑料、纤维等领域。

技术领域

本发明涉及一种新型阻燃聚酰胺聚合物。具体而言，本发明专利披露了一种包含离子液体结构的新型阻燃剂的热塑性聚酰胺组成、制备和应用，属于高分子聚合物及阻燃剂技术领域。

背景技术

聚酰胺(PA)是指主链节含有极性酰胺基团(-CO-NH-)的高聚物。既可以作为制造纤维的原料，也可以作为工程塑料广泛应用于工业生产及生活制品中，其具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽的特点。

聚酰胺材料种类广泛，一般可分为脂肪族聚酰胺、半芳香聚酰胺和全芳香聚酰胺、共聚聚酰胺等。其中脂肪族聚酰胺占市场用量的90%以上，虽然价格相对较低，但由于其氧指数在23~25，在空气中能够持续燃烧，导致脂肪族聚酰胺的应用受到限制。

目前，聚酰胺常用的传统阻燃剂有三聚氰胺盐（如氰尿酸三聚氰胺），有机膦酸盐、三（二乙基次磷酸）铝，多聚磷酸铵，金属氧化物及氢氧化物，无机填料等，其单一或者复合添加量一般在20%~35%。阻燃剂的添加量高，一方面使聚酰胺的加工性能下降，分散难度提高，另一方面使其物理机械性能下降，影响阻燃聚酰胺的应用。科莱恩公司开发的三（二乙基次磷酸）铝产品（阻燃剂商品OP系列）在过去几年中在聚酰胺聚合物的阻燃应用较广，但是OP系列产品对塑料加工设备有较强的腐蚀性。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于离子液体结构新型阻燃剂，可用于热塑性聚酰胺的阻燃，可以克服上述传统阻燃剂的不足。

技术方案：一种新型聚酰胺组合物，采用离子液体阻燃剂，制备方法可采用双螺杆挤出机挤出混合，随即注塑或其它工艺制备模塑件。

进一步的，所述离子液体阻燃剂由有机阳离子和无机或有机阴离子构成。

进一步的，所述的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子。

进一步的，所述的阴离子有卤素离子、羟、巯、氰无机离子、醋酸根离子、三氟醋酸根离子、二氰胺根离子、磺酸根离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、磷酸酯阴离子、磺酸酯阴离子、双（三氟甲基磺酰基）亚胺根离子等。

进一步的，所述离子液体阻燃剂为三丁基甲基二丁基磷酸铵。

进一步的，所述离子液体阻燃剂为1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐化合物。

本发明的具体优势如下：

（1）本发明中的离子液体阻燃剂不会挥发，在燃烧时也主要停留在固相而起到阻燃作用。而传统的磷酸酯属于半挥发性化合物，燃烧时会挥发到气相。尽管有研究揭示磷酸酯可能也在气相有阻燃作用，但效果不明显。因此，离子液体阻燃剂比传统磷酸酯阻燃剂的阻燃效果更优。

（2）本发明中的离子液体的结构的“可设计性”，可为不同塑料产品提供最佳的相容性的阻燃剂设计。极佳的相容性使得阻燃剂均匀分散甚至溶解在塑料里，从而对塑料的物理机械性能的影响最小。

（3）本发明中的由于“离子”的特别结构在阻燃剂和塑料高分子链间引入不同的分子力，从而减弱了阻燃剂增塑副作用，使得塑料的玻璃化温度或者热变形温度不下降或者下降不多。

（4）本发明中的由于离子液体对有机物、无机物、高分子材料都有良好的溶解性，离子液体阻燃剂可以和传统阻燃剂复配使用，并可提高传统阻燃剂在塑料中的相容性和分散性，减少对塑料物理机械性能的影响。

（5）本发明中的离子液体阻燃剂使用简单，可以用于通用的聚酰胺加工及改性设备。