[发明专利]一种磷酸盐阻燃剂阻燃聚酮树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物复合材料技术领域，具体涉及一种磷酸盐阻燃剂加入聚酮树脂中制备无卤环保阻燃聚酮树脂复合材料。

背景技术

聚酮树脂(POK)，由一氧化碳和烯烃(一般是乙烯和丙烯)共聚合获得，是一种结晶性工程塑料。这种结构赋予了这种工程塑料优异的特点：高热变形温度、优异的耐化学耐水解耐燃油性能、高抗冲击强度、高弹性，卓越的耐摩擦性质和低渗透气体高阻隔性等。主要应用在汽车、电子和包装等应用领域。如汽车燃油系统和引擎盖下罩以及各种耐磨部件；各种连接器、插头、断路开关；打印机精密配件和食品、药品、化学品包装等领域。

POK分子主链由碳氢通过高结晶形成紧密结晶结构的工程塑料，主要是碳和氢通过共价键连接而成，这些键的能量都不高，受热时很容易发生分解，甚至燃烧，所以POK的极限氧指数值只有20.0％，属于易燃品，且燃烧时发热量大，产生大量融滴，这使得其在很多领域的应用受到挑战和限制。因此，对POK的阻燃改性就显得尤为重要。

含磷无机阻燃剂最主要的产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐和聚磷酸铵等。无机磷系的优点是稳定性好、不产生腐蚀性气体、效果持久并且毒性低。

含磷添加剂主要在凝聚相中作用，它的阻燃机理如下：

①形成磷酸配作为脱水剂，并促进成炭，炭的生成降低了从火焰到凝聚相的热传导。

②磷酸可吸热，因为它阻止了CO氧化为CO₂，降低了加热过程。

③对凝聚相形成一层薄薄的玻璃状的或液态的保护层，因此约束了氧气扩散、气相与固相之间的热量，以及质量传递，抑制了炭氧化过程，降低了含磷阻燃剂受热分解发生如下变化：磷系阻燃剂→磷酸偏→磷酸→聚偏磷酸，聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物，具有强脱水性，在聚合物表合物与空气隔绝，脱出的水气吸收大量的热，使聚合物表面阻燃剂受热分解释放出挥发性磷化物，经质谱分析表明，存氢原子浓度大大降低，表明PO·捕获H·，即PO·+H·＝HPO。

而磷系阻燃剂单独使用时阻燃效果不佳。是由于磷系阻燃剂起阻燃作用在于促使高聚物初期分解时的脱水而炭化。这一脱水炭化步骤必须依赖高聚物本身的含氧基团，对于本身结构具有含氧基团的高聚物，阻燃效果会更好。而且POK本身侧链上有含氧基团，所以磷系阻燃剂的添加，可以提高POK的阻燃效果。

发明内容

本发明的目的在于通过将一种或多种匹配性很好的无机磷系阻燃剂来提高阻燃体系的阻燃效率，进而减轻阻燃剂对材料力学性能等方面的负面影响，制备出一种阻燃效果突出、力学性能优异且价格低廉的阻燃聚酮树脂复合材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磷酸盐阻燃剂阻燃聚酮树脂复合材料，该阻燃材料包括如下质量分数的物质：

聚酮树脂 80～90wt％

无机磷系阻燃剂 10～20wt％

作为优选，该阻燃材料包括如下质量分数的物质：

聚酮树脂 90wt％

无机磷系阻燃剂 10wt％

上述阻燃聚酮树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：

①将所需原料在110℃的烘箱中干燥8h；

②准确称取一定量的聚酮树脂、无机磷系阻燃剂，在高速混合机中混合10～20分钟；

③将②所得的混合物经双螺杆挤出机熔融共混，得到阻燃聚酮树脂复合材料，其中，挤出机温度为210～230℃，主机转速为20～50rpm。

作为优选，挤出机温度为210～218℃。

作为优选，主机转速为30rpm。

本发明制备的阻燃聚酮树脂复合材料具有以下特点：由于加入了匹配性较好的无机磷系阻燃剂，促进了聚酮树脂的成炭，提高了阻燃体系的阻燃效率，因此，该阻燃聚酮复合材料不但具有突出的阻燃性能，且材料在受热或燃烧过程中不会释放任何有害物质，不同于卤系阻燃剂会对人体、环境造成危害。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

将80g聚酮树脂、20g三聚氰胺聚磷酸盐加入到高速混合机中混合均匀，将所得混合物加入到双螺杆挤出机中进行共混、挤出，然后冷却切粒，得到阻燃聚酮树脂复合材料。其中，双螺杆挤出机的转速为30rpm，加工温度为210～218℃。得到的阻燃聚酮树脂复合材料可以通过UL-94测试的V-0级别(3.2mm)，极限氧指数达到24.9％。

实施例2：