[发明专利]一种耐高热高剪切的高阻燃无卤阻燃复配体系及其应用

说明书

本发明公开了一种耐高热高剪切的高阻燃无卤阻燃复配体系及其在玻纤增强材料中的应用。按重量百分比计，该阻燃复配体系组成包括：二乙基次磷酸铝40％～99.9％，多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐和/或缩二亚磷酸氢盐0.1％～50％，无机亚磷酸铝0～40％，含锌热稳定化合物0～10％；所述多/单亚磷酸缩二亚磷酸氢盐、缩二亚磷酸氢盐的结构式如下式(I)所示：其中：x为0‑6的整数，n、y和p为1‑4的整数，M为Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn或Ti。

技术领域

本发明涉及阻燃材料技术领域，具体涉及一种耐高热高剪切的高阻燃无卤阻燃复配体系及其应用。

背景技术

玻纤增强工程塑料(如各种尼龙、聚酯等)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，而大多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。

目前，对于玻纤增强工程塑料的阻燃，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。因此，为玻纤增强工程塑料开发安全、环保、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，产生少量的酸性气体，这些酸性气体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。

基于磷氮体系面临应用问题，又开发了不含氮的二乙基次磷酸铝与亚磷酸铝的复配体系，该体系具有高阻燃性、耐高温以及自身白色无颜色困扰等问题，目前也得到了大量的应用。但该体系中，仍然存在几个问题：(1)耐剪切能力弱，在高玻纤含量下，由于剪切力增强，体系容易变色，这将限制阻燃剂的应用范围；(2)亚磷酸铝有一定溶解度，因此阻燃剂容易吸潮，应用于聚合物中制品也有吸潮的风险，影响电气绝缘性能；(3)亚磷酸铝的酸性较强，对聚合物和加工设备仍有一定的负面影响；(4)亚磷酸铝的磷含量仍显略低，对一些薄制品在阻燃上表现不稳定，越薄的制品越难阻燃，需要阻燃剂有更高的阻燃性。针对二乙基次磷酸盐与亚磷酸铝的复配体系的这些应用问题，有必要开发新型的无卤阻燃体系。

本发明将针对现有的应用于玻纤增强工程塑料的基于二乙基次磷酸铝的复配阻燃体系的缺陷，开发新型的应用于玻纤增强工程塑料的无卤阻燃体系，并以此为基础可以制备无卤阻燃玻纤增强工程塑料。

发明内容