[发明专利]一种无卤阻燃剂组合物的制备方法和由其组成的阻燃聚烯烃组合物

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂组合物技术领域，特别涉及一种无卤阻燃剂组合物的制备方法和由其组成的阻燃聚烯烃组合物。

背景技术

聚合物树脂的无卤阻燃性质是近十年最受阻燃行业关注的课题。现有的阻燃改性聚烯烃中，为了满足无卤化的要求，需要选择添加含磷、氮或其复配体系的阻燃剂。现在使用最普遍的含磷阻燃剂及其组合物主要有微胶囊化红磷、磷酸酯、以聚磷酸铵为主体的膨胀型阻燃体系等。但这些阻燃体系与传统溴-锑复配阻燃体系比较，存在添加量大、阻燃效率低等缺点。

以焦（聚）磷酸三聚氰胺盐和焦（聚）磷酸哌嗪盐作为主体成分的新型磷氮无卤阻燃剂，具有极优的阻燃性能，其添加量仅为传统膨胀阻燃剂的40%-60%，且耐热稳定性和耐水析出性能有着显著的改善，是极具市场潜力的新型无卤阻燃剂。多年来，关于该类阻燃体系的制备和应用有较多报道。

中国专利200480025664.8和201080035352.0分别公开了使用二磷酸哌嗪脱水缩合制备焦磷酸哌嗪的方法，并通过与焦磷酸三聚氰胺复配成阻燃剂，其对聚丙烯阻燃性能良好。中国专利20128002527.4公开了一种由磷酸三聚氰胺盐、磷酸哌嗪盐和硅酸盐组成的阻燃剂组合物，其在热塑性树脂中具有良好的阻燃性能。中国专利20058000568.4和20088011182.9公开了以磷酸三聚氰胺盐和磷酸哌嗪盐为主要组分，辅以其他助剂改善其加工流动性的阻燃剂制备方法。

但上述专利皆采用单独制备的焦（聚）磷酸三聚氰胺盐和焦（聚）磷酸哌嗪盐，通过混合后得到阻燃剂组合物，这在生产上需要更多的设备、成本等，带来更多的工序，并且不利于阻燃剂性能的稳定。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种工艺简单易行，对设备要求低，产品的收率高达95%以上，且磷含量高，不含卤素和无机盐等杂质的无卤阻燃剂组合物的制备方法。

本发明的再一目的是提供由上述无卤阻燃剂组合物的制备方法得到的无卤阻燃剂组合物组成的阻燃聚烯烃组合物。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种无卤阻燃剂组合物的制备方法，包括如下步骤：

a）将磷酸三聚氰胺、二磷酸哌嗪、活化助剂按照配比称量后，置于高速混合机中搅拌混合均匀后，得到无卤阻燃剂组合物预混物；

b）将上述无卤阻燃剂预混物通过高温脱水缩合反应得到焦（聚）磷酸三聚氰胺、焦（聚）磷酸哌嗪为主要成分的无卤阻燃剂组合物。

其中，所述步骤a）中的磷酸三聚氰胺与二磷酸哌嗪的摩尔比为0.1-3：1，优选为0.5-2.5：1，更优选为1-2：1。

其中，所述步骤a）中的活化助剂为无卤阻燃剂组合物总重量的0.1wt%-50wt%。

其中，所述活化助剂选自硅油、纳米氧化物、纳米硅酸无机盐的一种或几种；所述硅油选自二甲基聚硅氧烷，所述纳米氧化物选自纳米氧化锌、纳米氧化镁、纳米氧化钛、纳米二氧化硅的一种或几种，所述纳米硅酸无机盐选自纳米硅酸钙和/或纳米硅酸镁。

其中，所述硅油在25℃的粘度为1000 mm²/s以下，所述硅油的用量为无卤阻燃剂组合物总重量的0-5wt%；所述纳米氧化物的用量为无卤阻燃剂组合物总重量的0.1wt%-10wt%，优选为0.1wt%-5wt%，更优选为0.1wt%-2wt%；所述纳米硅酸无机盐的用量为无卤阻燃剂组合物总重量的0-50wt%，优选为0-30wt%，更优选为0-20wt%。

其中，所述步骤b）中的高温脱水缩合反应的工艺条件为在隋性气氛或真空条件下，脱水缩合温度为200℃-350℃，加热时间为1h-12h。

其中，所述惰性气氛选自氮气、氩气、氦气或二氧化碳，优选为氩气，更优选为99.999%以上的高纯氩气；所述真空条件为0.02MPa-0.05MPa，优选为0.02MPa-0.03MPa，更优选为0.02MPa-0.025MPa；所述脱水缩合温度为200℃-260℃，优选为220℃-250℃；所述加热时间为2h-10h，优选为4h-8h。

对于进行上述无卤阻燃剂组合物预混物脱水缩合的设备，只要是能够进行加热和脱水，并且能够在隋性气氛或真空条件下进行反应设备即可。可以使用加热混炼设备、热风干燥设备等设备来完成脱水缩合工序。