[发明专利]一种微胶囊阻燃剂及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种微胶囊阻燃剂及其制备方法、应用。按重量份数计，该阻燃剂包括5‑20份壳材和80‑95份芯材，其中，芯材包括，溴化SBS和/或甲基八溴醚80‑95份，热稳定剂1‑5份，抗氧剂1‑3份，缚酸剂2‑8份，紫外剂1‑4份；壳材为脲醛树脂。本发明所述微胶囊阻燃剂中各组分合理配比，在聚合物基体材料中的分散更加均匀，极小添加量就能够显著改善高分子材料的阻燃性能，抑制燃烧过程中有毒有害烟雾的产生，大大提高阻燃效率，且阻燃效果更持久同时可解决常规阻燃剂耐高温稳定性以及耐老化差的问题，广泛应用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚1‑丁烯、聚碳酸酯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、聚酯或聚苯乙烯等聚合物基体材料的阻燃。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，特别涉及到一种微胶囊阻燃剂及其制备方法、应用。

背景技术

近几十年来，高分子材料的应用突飞猛进，在各个领域都受到了广泛关注，高分子材料的产量也在逐年增加。与金属材料和无机材料相比，高分子材料具有独特的物理性能和加工性能，尤其聚苯乙烯(PS)，因其价格低廉而且易于加工成型，在建筑保温等领域得到广泛的应用。目前应用最为广泛的高分子材料是可发性聚苯乙烯EPS和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料XPS，由于其具有优异的保温性能、价格低廉、成型设备简单易于实施，PS发泡材料被广泛应用于建筑外墙保温等领域。但是聚苯乙烯(PS)等大多数高分子材料全部由碳、氢元素组成，本质上极易燃烧，其极限氧指数仅为18％左右，属于易燃材料，而且燃烧时发烟量大、容易产生熔滴而引燃其他材料，从而导致该材料在堆放及施工中极易发生火灾。据统计，在火灾死亡的人中，80％以上是由于烟雾迷失逃出的路线或因吸入毒性气体而窒息死亡。因此，PS发泡材料进行阻燃抑烟处理，使其在遇到明火时不燃，或者在隔离火源时能够自行熄灭成为研究重点。

目前被大量使用的建筑节能保温高分子材料，主要采用六溴环十二烷(HBCD)作为阻燃助剂，但该助剂由于具有持久性有机污染已经被列入斯德哥尔摩国际公约禁用名单；目前国内建筑节能领域急需绿色环保替代型阻燃剂应用于高分子材料中，这对国家实现建设环境友好型和资源节约型社会的目标极为关键；由于当前能替代HBCD的产品仅有溴化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(溴化SBS)和甲基八溴醚两个产品。溴化SBS是一种溴系阻燃剂，有好的热稳定性，据研究其在熔解混合物、注入成模、挤压泡沫工艺条件时，承受力比较小，一般不热降解，工艺温度可以达到230℃以上。除热稳定性以外，溴化SBS的聚合物在成泡时，和起泡使用的起泡剂具有好的兼容性，并具有增加融化制作物品的能力，同时溴化SBS是稳定的高分子量聚合物，聚合物结构使之不容易被生物体吸收,消除了有关环境方面的隐忧。甲基八溴醚属于添加型阻燃剂，它具有用量低，阻燃效果好、对材料物理性能影响小等特点，在PS发泡材料，聚丙烯和其它苯乙烯树脂等高分子材料中能表现出良好的阻燃性能，该产品的阻燃作用高于溴系芳香族阻燃剂，热稳定性能好，能使加工设备安全、制品性能优良，对较高温度加工的塑料制品适宜。

虽然上述两种新型阻燃剂有着明显的优点，但溴化SBS有游离的小分子片段，甲基八溴醚分子在脂肪链上含有八个溴原子，在该材料在加工温度范围内，溴原子易于与邻近脂肪碳上的氢原子发生溴化氢消除反应，溴化氢产生后将进一步催化甲基八溴醚分子上其他溴碳键的断裂，导致甲基八溴醚热稳定性降低，使添加甲基八溴醚的材料在加工过程中容易过热降解变色，并且导致在其与高分子材料共混熔融挤塑的生产过程中，破坏高分子材料的的物化性能，同时产生的溴化氢对于生产设备具有腐蚀性，因此在以溴化SBS和甲基八溴醚为阻燃剂制备阻燃高分子材料的过程中必须引入匹配的热稳定体系，从而保证高分子材料的加工性能、成型稳定性和阻燃性能。

目前，关于溴化SBS和甲基八溴醚的合成均有一定的研究，如专利申请CN111116782A、CN107474165B、CN109762121A，CN109796315A，CN112830868A，以上研究致力于在合成过程中减少游离溴的产生，从而提高阻燃剂的热稳定性，但阻燃剂在热加工过程中，不可避免的发生断链、分解，容易影响高分子材料的成型性能，降低与高分子材料(聚合物基体)的相容性，致高分子材料加工性能和力学性能明显下降，难以满足对高分子材料性能要求越来越高的工业需求。