[发明专利]一种无卤阻燃添加剂组合物及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及塑料阻燃技术领域，特别涉及一种无卤阻燃添加剂组合物及其制备方法。

背景技术

塑料由于其优异的性能而得到广泛应用，但是由于其本身阻燃性能比较差，因此在很多领域都需要对其加以阻燃改性才能得以使用。

目前塑料的阻燃改性大多是采用在塑料中添加含卤阻燃剂，这类材料虽然阻燃性能很好，但是由于含卤阻燃剂在燃烧过程中发烟量大，释放出大量有毒及腐蚀性气体，这就带来巨大的环保压力，因此无卤阻燃体系已成为阻燃材料发展的必然趋势。

无卤阻燃剂主要为氢氧化镁和氢氧化铝以及含磷、氮等化合物，其中氢氧化镁和氢氧化铝具有阻燃、消烟、填充三个功能，因其不挥发，无毒，又可与多种物质产生协同阻燃作用，被誉为无公害无机阻燃剂，但为了获得高的阻燃性和耐热性等，这类阻燃剂必须采用很高的添加量。通常需要加入50％以上才能显示很好的阻燃效果。同时由于无机阻燃剂和有机高分子基体之间的相容性比较差，使无机粉体材料与高分子基体之间的界面结合比较差，且无机粉体材料由于具有较大的比面积，容易在有机高分子材料中团聚，在基体中的分散性，这些都会影响材料的最终力学性能。此外无机粉体极易形成网络结构和聚集体结构，使得材料的流动性下降，加工性能变差，产品的外观也较差。而无卤阻燃剂中的含磷、氮等化合物由于在燃烧时也会形成大量的烟雾，此外含磷、氮化合物由于吸水性比较强，如果在电缆料中使用，由于水分的吸入将降低材料的电性能，因此在单独使用时都受到限制。

中国专利ZL 01126901.4与ZL 01813586.2均公开了在塑料中添加少量聚硅氧烷与金属氢氧化物和含氮阻燃剂共同作用可获得较好的阻燃效果。聚硅氧烷在燃烧时可以生成硅-碳阻隔层，有一定的耐燃性，起到阻燃效果。与相应的有机化合物相比，聚硅氧烷具有燃烧时发热量低、烟雾少和毒性低等优点。但是由于所选用的聚硅氧烷一般都只使用单纯的硅油，其主要目的还是在不降低阻燃性能的前体下提高材料的加工性能，不能与阻燃剂形成协同效应，因此必须添加大量的阻燃剂阻燃成分，这就造成材料的机械性能大幅下降，产品外观也受到影响，不能在成本经济、材料力学性能以及阻燃效果上达到很好的平衡效果。其主要目的还是在不降低阻燃性能的前体下提高材料的加工性能。

发明内容：

本发明的技术问题是提供一种具有良好阻燃性能，且又不降低材料机械性能和加工性能的比较环保的无卤阻燃添加剂组合物。

本发明的另一个技术问题是提供一种制备上述无卤阻燃添加剂组合物的方法。

本发明的无卤阻燃添加剂组合物，包含5～50重量份的线性聚硅氧烷，5～95重量份的阻燃剂，5～50重量份的硅树脂。

上述的组分中，线性聚硅氧烷本身具有良好的耐燃性能，由于其分子链的对称分布，柔顺性很好，可同时作为增塑剂和润滑剂用；阻燃粉体具有阻燃、消烟、填充三个功能，可以降低成本；硅树脂属于体型的有机硅树脂，其骨架是由与石英和玻璃相同的硅氧键组成，因此本身具有耐高温、耐燃性、耐候性等性能，另外它与线性聚硅氧烷，阻燃剂三者之间能产生阻燃协同效应提高阻燃效果。这些组分的组合以及各组分的上述份量比范围是通过大量的实验确定的，上述组合以及份量比范围使本发明添加剂组合物应用在塑料、电缆料中能提高其阻燃性能，同时材料的力学性能和加工性能都保持较好的状态。

在上述组合物中，线性聚硅氧烷与硅树脂的重量份比为0.1～10∶1，优选为0.5～2.5∶1。

本发明组合物中的硅树脂首选由四官能度硅氧烷缩聚链节组成的平均分子式为SiO₂的Q单元与单官能度硅氧烷链节组成的平均分子式为R₃SiO_0.5的M单元构成的MQ硅树脂也称MQ树脂，M单元与Q单元的原子数之比M∶Q＝0.3～3.5∶1，R为饱和或者不饱和的共价碳氢自由基或者含有氢原子、羟基、烷氧基、芳基、乙烯基、丙烯基的自由基。由于M∶Q值太低，硅树脂的分子量太高，硬度太高，不利分散，M∶Q值太高，硅树脂分子量低，太软，对产品力学性能及耐热性有影响，因此更优选为M∶Q＝0.5～1.5∶1的MQ硅树脂。