[发明专利]一种复合磷氮系阻燃剂

说明书

技术领域

    本发明涉及高分子化合物的组合物，具体是一种复合磷氮系阻燃剂。

背景技术

阻燃剂又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。根据组成，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂（有机氯化物和有机溴化物）、磷系阻燃剂（赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等）和氮系阻燃剂等。

磷系列阻燃剂中红磷的阻燃效果最好、阻燃效率也最高、因为红磷理论来说是完全的磷单质，磷含量可达100%，虽然包覆后磷含量有所下降，但是还是远远高于其它磷的化合物，加之包覆后的红磷吸潮性和加工热稳定性与存储、运输上的更加便利，所以红磷目前成为磷系列阻燃剂中才热塑性材料中使用最为广泛的，但是其弱点首先表现在颜色必须为红色或者配合黑色，这个就极大的限制了其在很多材料中的应用，另外，红磷虽然经过包覆，但是限于工艺和原料的种种原因，在使用过程中还是可能会不可避免的引发“火灾”，更为严重的是红磷的加工特性比较差，与树脂的相容性也不太好、加工制作的材料力学性能很差，再加之生产过程中的“恶臭”的味道使得其很难在高档材料中得以推广。 

  磷系阻燃剂中另外一个应用较多的阻燃剂——APP，聚磷酸铵。聚磷酸铵虽然磷含量也很高，而且呈现为白色，原理上可以为塑料等材料的上佳阻燃剂，可惜的是目前市售的APP包括高聚合度的也没有完全克服其容易吸潮、不耐高温的顽疾，虽然很多人采用了诸如包覆技术等方法对其改性后应用作为膨胀型阻燃剂的一些成分，但是可惜的是即使应用在聚烯烃等加工温度比较低，工艺比较简单的材料中，也常常会在材料的可回收和耐候性上面出问题，所以其应用并不是很广泛。 

  磷系列阻燃剂中还有包括磷酸酯等即阻燃又增塑的阻燃剂，不过这类阻燃剂主要的应用对象是PVC等加工温度很低的材料，因为一般的磷酸酯系列磷阻燃剂耐高温特性很差，常温下为液体，添加不方便还容易析出材料表面，甚至有些还会在加工的过程中释放有毒气体，基于此，此类阻燃剂很少被应用与工程塑胶等高端阻燃材料中。 

  目前市场很热衷的阻燃剂也许当属膨胀型无卤阻燃剂，他们最基本的组合包括聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇等可以提高碳源、酸源，也可产生膨胀的材料，膨胀型无卤阻燃剂，燃烧烟雾少，一般不产生有毒气体，加工时也不会腐蚀设备，而且由于膨胀的作用制作的阻燃材料往往不燃烧时往往不产生低落物，这个尤其对于聚烯烃类燃烧容易产生低落物的树脂非常适用。可以是材料更容易通过UL-94V0阻燃等级。但是遗憾的是在目前制造的膨胀型阻燃剂中很少有像理论想象的那样，正如上所述，加工困难，不耐迁移、容易析出材料表面，易吸潮、水解，加工过程中容易膨胀和产生气泡，回收利用困难，耐候性差等等一系列问题都成为困扰其应用的原因。 

  无机阻燃剂产品比较成熟，比如：三氧化二锑，氢氧化镁等，价格有些也相对低廉，像氢氧化镁、氢氧化铝等不但价格低廉而且阻燃材料燃烧不产生很多烟雾，释放物主要为水和二氧化碳等不会对环境造成很大伤害的物质，所以属于绿色环保型产品，不过，这类阻燃剂致命缺点是阻燃效能低下，需要很高的添加量才可以使得材料阻燃，而且无机阻燃剂有有机物热塑性树脂的相容性很差，在树脂中不容易分散，即使分散，亲和力也不好，所以制造的材料往往具有让人难以接受的力学性能，或是大大的降低了材料的抗冲击性能，或是材料的柔韧性丧失，种种原因导致了其应用的局限性，因此往往被对材料力学性能要求不高的场合所采用。 

  当然，无机阻燃剂中像三氧化二锑、硼酸锌等也常常被作为阻燃材料应用，但是他们的阻燃功效主要体现在协助其它卤系等阻燃剂的阻燃，自身阻燃功效很低，或者几乎没有。 

  国外也开发出很多种包括含卤和无卤的环保型阻燃剂，它们很多也对相应材料有着比较高的阻燃效能，并且可以制造出力学性能很好、外观也很好的阻燃材料，不过也许是因为价格和技术等方面的原因，目前在中国的推广并不是很好。 

  作为性能良好的阻燃剂，一般认为： 

  有着较高的阻燃效率，可以轻松的使得所阻燃的材料达到应有的阻燃等级； 

  对材料的物理性能影响较小，使用后制造的阻燃材料物理性能不应该发生太大改变； 

  与材料的相容性好，能够在所阻燃的材料中均匀分散，并有着较好的亲和力； 

  加工工艺可行，应用传统的工艺可以使用； 

  可以承受的价格，有较高的性价比，制的得阻燃材料成本可以被市场所接受； 

  环保，无毒性，无有害物质释放；