[发明专利]阻燃聚乙烯醇材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃聚乙烯醇材料及其制备方法技术领域，具体涉及一种无卤阻燃聚乙烯醇材料及其制备方法。

背景技术

在化学纤维中，聚乙烯醇(以下简称PVA)尤其是以PVA(1799)为原料制备的维尼纶，其吸湿性不仅能与棉花媲美，而且其强度和耐磨性都优于棉花，同时还具有很好的耐腐蚀性和耐日光性，长时间放置在海水或埋于地下，强度均无明显下降，且其耐日光性比聚酰胺纤维和粘胶纤维都好，因而被广泛用于制备纤维、薄膜、帘子布、蓬布等工业以及生活领域的产品。

合成PVA最初原料的乙炔，不仅可以石油为基础原料来源，还可用生石灰和无烟煤(或焦炭)制成电石，再加水分解而得，也可以从烃类化合物如天然气中分解而得。因此，PVA必将以其广阔的原料来源和优异的各种性能在市场上具有越来越好的发展前景。然而，由于PVA大分子链是由C、H、O三种元素所组成，使得PVA材料的极限氧指数(Limit Oxygen Index，LOI)低于20wt％，在空气中极易燃烧，并且燃烧时还会放出大量黑烟，因而大大限制了PVA在对材料阻燃性能要求较高场合的应用。为了拓展PVA在阻燃材料领域中的应用，人们开始对其阻燃性进行了大量的研究。

根据报道的PVA材料的阻燃研究结果来看，赋予PVA材料的阻燃性主要有两种方法：一种方法是将聚氯乙烯或聚乙烯醇-氯乙烯等富含阻燃元素Cl的聚合物与PVA按一定比例进行溶液共混制成所需要的产品(JP2000154422，JP9302521)。虽然采用氯乙烯基聚合物为基体阻燃剂对PVA进行阻燃改性，可以取得一定的效果，而且在消防服与工作服等衣料领域及地毯等生活资料领域、汽车座等生产领域是很有价值的，但是由于PVA与聚氯乙烯乳液的混合水溶液在纺丝温度70～100℃附近是不稳定的，为使其稳定必须添加表面活性剂，这无疑增加了生产成本，同时由于这种阻燃PVA材料中存在大量卤元素，不仅在生产过程中容易腐蚀设备，而且在燃烧过程中要生成腐蚀性、毒性很大的卤化氢(二垩英)气体。另一种方法是用十溴联苯醚为主要成分的阻燃剂来对PVA材料进行阻燃改性，但由于其含溴量高，因而同样在生产和使用过程中存在上述含卤阻燃剂的问题。

为了避免添加含卤阻燃剂所带来的二次污染和产生二垩英问题，近年来对PVA的阻燃逐渐转向了无卤研究。如Omori Akio，Inada Shinya(JP2003041428)报道了一种无卤素成分的阻燃PVA产品，但该产品在制备过程中使用了有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)。有机溶剂的使用不仅会增加制备成本，还会造成环境污染。又如Sasa Katsuo，Yamauchi Tokuki等在其申请的发明专利(JP2004123805)中也提到了一种制备无卤阻燃PVA的方法。在该方法的制备体系中使用的是以聚磷酸的盐为主体的阻燃剂。虽然所获得的PVA产品的阻燃性尚可(氧指数可达32)，但该方法所使用的阻燃剂添加量较大(最大添加量可达50wt％)，并且所合成的聚磷酸盐类聚合物在PVA中呈微米级分散，这样不可避免会影响材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种新的阻燃聚乙烯醇材料。

本发明的另一目的是提供一种制备上述阻燃PVA材料的方法。

本发明提供的一种阻燃聚乙烯醇材料，其特征在于该材料是由聚乙烯醇与磷、氮阻燃剂及填料组成，其中按质量百分比计，聚乙烯醇为60～92％，磷、氮阻燃剂为7.9～35％，填料为0.1～5.0％。

该材料中所用聚乙烯醇的聚合度为500～2400，醇解度为88％以上；所用磷、氮阻燃剂为聚磷酸胺或三聚氰胺或聚磷酸胺与三聚氰胺的二元复配物，其中二元复配物的聚磷酸胺与三聚氰胺的质量比为0.2～5；所用填料为膨润土、硅藻土、双羟基氧化物、蒙脱土、氢氧化物或氧化物中的任一种。