[发明专利]钛酸酯类物质作为阻燃剂在阻燃热塑性塑料中的应用

说明书

技术领域

本发明属于阻燃热塑性塑料改性的技术领域，涉及钛酸酯类物质，即钛酸酯类化 合物作为阻燃剂在阻燃热塑性塑料中的应用，尤其是在阻燃热塑性聚氨酯弹性体、聚丙烯、 乙烯-醋酸乙烯酯中的应用。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是目前世界上比较常用的塑料之一，它兼具了塑料的 加工工艺性能与橡胶的物理机械性能，具有高弹性、高强度、高耐磨性、耐辐射性、耐油性、 耐低温脆性并且硬度可在很大范围内可调等力学性能，在国民经济的许多领域有广泛的应 用。但是TPU由于本身结构特殊，极容易燃烧，TPU燃烧时火焰剧烈并且伴有浓烈的黑烟，热 释放量大，同时具有严重的熔滴滴淌现象，使其直接应用到工业具有很大的局限性，所以阻 燃热塑性聚氨酯材料的研究一直是当今聚氨酯材料研究的热点。据《阻燃剂的发展及在塑 料中的应用》(塑料，31:11-15，2002)介绍，传统的阻燃剂(如卤系阻燃剂)在火灾中往往会 产生很多有害烟气，甚至提高了烟气的毒性和腐蚀性，易造成重大人员伤亡。而传统无卤阻 燃剂，如铝镁氢氧化物等阻燃效果好、低烟无毒，但所需阻燃剂的添加量较大，使材料的力 学性能如拉伸强度，断裂强度下降。

据《聚合物燃烧与阻燃技术》(张军，纪奎江，夏延致等编著，化学出版社，2005年4 月)介绍，聚丙烯(PP)本身属于易燃材料，其氧指数仅17.0-18.0％，并且成炭率低，燃烧时 产生熔滴，所以在很多应用场合都要求对其进行阻燃改性。目前国内外对聚丙烯阻燃主要 采用添加阻燃剂。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)本身属于比较易燃聚合物材料，其氧指数 仅17.0-19.0％，随醋酸乙烯酯含量的增加而有所增加，但成炭率低，燃烧时产生熔滴，所以 在很多应用场合都要求对其进行阻燃改性。目前，国内外对乙烯-醋酸乙烯酯阻燃处理主要 采用添加型阻燃剂。

现有技术中钛酸酯作为偶联剂使用，对于热塑型聚合物和干燥的填料，有良好的 偶联效果。这类偶联剂可用通式：ROO(4-n)Ti(OX-R’Y)n(n＝2,3)表示，其中RO-是可水解的 短链烷氧基，能与无机物表面羟基起反应，从而达到化学偶联的目的。

钛酸酯偶联剂主要应用于无机阻燃剂，因为无机阻燃剂具有较强的极性与亲水 性，同非极性聚合物材料相容性差，界面难以形成良好的结合和粘接。为改善Al(OH)₃、Mg (OH)₂与聚合物间的粘接力和界面亲和性，采用偶联剂对Al(OH)₃、Mg(OH)₂阻燃剂进行表面 处理是最为有效的方法之一。Al(OH)₃、Mg(OH)₂常用的偶联剂是钛酸酯类化合物。

据《Useofoxidenanoparticlesandorganoclaystoimprovethermal stabilityandfireretardancyofpoly(methylmethacrylate)》(Polymer DegradationandStability.89:344-352，2005)介绍，将纳米粒子氧化物TiO₂(平均粒径 为21nm)，和Fe₂O₃(平均粒径为23nm)分别加入到PMMA中采用熔融共混法制得PMMA/TiO₂纳米 复合材料和PMMA/Fe₂O₃纳米复合材料，热释放速率比纯PMMA明显降低，样品形貌显示，纳米 粒子在样品中分散良好，但由于纳米粒子未经任何表面处理，部分粒子倾向于团聚。

综上，目前尚没有将钛酸酯类化合物作为阻燃剂加入到热塑性塑料中，用作热塑 性塑料阻燃的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃剂，阻燃效率高、用量少、低毒，并将其用于阻燃热 塑性塑料，尤其是聚氨酯弹性体、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯的改性中，克服现有热塑性聚氨 酯弹性体、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯燃烧热释放量大和纳米粒子易于在基体中团聚的缺 点。

钛酸酯类物质，尤其是钛酸酯类化合物作为阻燃剂在阻燃热塑性塑料中的应用。

优选的，所述的钛酸酯类化合物包括钛酸正丁酯、聚钛酸丁酯以及其他各类钛酸 酯偶联剂中的至少一种。