[发明专利]阻燃组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃组合物，其特别用于例如对合成材料如聚烯烃如聚丙烯和聚乙烯以及共聚物如聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)进行阻燃处理。

本发明更特别地涉及一种阻燃组合物，其基于有机磷化合物，且具有膨胀效果。

背景技术

在许多应用中，改善合成材料的性质以使其具有耐火性是必需的。术语″耐火性″应当理解为是指能够限制火焰蔓延以避免并最小化烟雾或有毒气体形成的性质。

已提议将各种被称为阻燃剂或耐火剂的添加剂加入到这些合成材料中。对于上述的合成材料，最常使用的为氢氧化镁或氢氧化铝以及多溴二苯基醚与氧化锑的组合。对于其它热塑性聚合物如聚酰胺，最常使用的为含磷化合物或红磷以及含溴聚合物。

对于某些合成材料如聚烯烃来说，阻燃系统还包含在火焰作用下引起所述材料膨胀的添加剂。这类膨胀系统的特征在于在所述材料燃烧时形成基于不可燃碳的泡沫，其减慢了由合成材料如聚烯烃燃烧所产生的易燃气体的释放。

这些系统通常包括多种组分，其中主要的一些为膨胀剂(agent degonflement)和碳或炭形成剂，该膨胀剂产生有助于形成含碳泡沫的不易燃气体或蒸气，该碳或炭形成剂在该技术领域中被称为″成炭剂(char forming agent)″。

因此，最常用的膨胀剂为氮的化合物，如脲、蜜胺及其衍生物以及胺盐。

该碳或炭形成剂或“成炭剂”通常为多羟基化合物如糖、三羟甲基丙烷、单季戊四醇或聚季戊四醇。

使用第三种组分与膨胀化合物(尤其是含氮化合物)组合。该第三种组分为在燃烧时产生酸的化合物。

这类化合物选自基于磷的化合物，如多磷酸盐、有机亚磷酸盐和有机磷酸盐。

在某些情况下，尤其当合成材料在其燃烧期间本身产生碳时，在阻燃或膨胀系统中可以不存在“成炭剂”化合物。

已经提议用于热塑性材料的阻燃系统包含酸性有机磷化合物和膨胀剂。因此，专利EP 6568描述了一种系统，其包括有机膦酸或其与蜜胺、二氰胺或胍化合物缔合的盐。该系统被用于对各种合成材料(包括聚丙烯)进行阻燃处理。然而，这种系统在UL-94测试中仅仅获得V2等级，该测试普遍应用于阻燃合成材料的领域，以用于表征耐火焰蔓延性或耐燃性。

发明内容

一直存在发现一种阻燃系统的需求，该阻燃系统能够提高这种等级，例如获得VO等级。

本发明的目的之一是提供一种阻燃和膨胀系统，其尤其可与聚烯烃一起使用，以获得阻燃材料相对于已知材料来说提高的依据UL-94测试的等级以及更大的为了获得燃烧的氧极限浓度指数，也被称作LOI(最低氧指数)。

为此，本发明提供一种用于合成材料的阻燃膨胀组合物，该组合物包含至少一种有机磷化合物，该有机磷化合物包含至少一个碳-磷共价键和至少一个羧基官能团；至少一种膨胀剂，选自含至少一个氮原子的有机化合物；和至少一种无机结构(structurant)剂，该无机结构剂在材料燃烧时不分解。这种无机结构剂选自硅的化合物，如硅酸盐和氧化物。

根据本发明的另一特征，所述有机磷化合物对应于下述通式I和II：

其中：

R₁表示具有1至6个碳原子的烷基，或者芳基或氢；

R₂表示OH基团，包含1至6个碳原子的烷氧基或包含1至6个碳原子的烷基；

R₃、R₄、R₅相同或不同，表示氢原子，包含1至6个碳原子的烷基，具有-COOR₆基团的羧基，式R₇-NH₂的基团，其中R₇表示包含1至6个碳原子的烷基；

R₅表示共价键或包含1至10个碳原子的二价烷基；

R₆表示包含1至6个碳原子的烷基。

根据本发明的优选特征，所述有机磷化合物选自烷基膦酸、氨基烷基膦酸、羧基烷基膦酸。

在本发明的优选实施方案中，所述有机磷化合物选自羧乙基膦酸、氨甲基膦酸、羧甲基膦酸。

根据本发明，所述阻燃组合物包括至少一种包含至少一个氮原子的有机化合物。这种化合物有利地选自属于蜜胺、胍和/或二氰胺家族的化合物。

有利地，蜜胺及其衍生物为优选的。因此，作为实例可以提及蜜胺、蜜胺氰脲酸盐、蜜胺磷酸盐、蜜胺二磷酸盐、蜜胺焦磷酸盐、蜜勒胺、蜜白胺以及这些化合物的混合物。特别优选地，使用蜜胺。