[发明专利]玻纤增强尼龙用不含氮无卤阻燃复配体系及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂的技术领域，具体涉及一种玻纤增强尼龙用不含氮无卤阻燃复配体系及其在无卤阻燃玻纤增强尼龙材料中的应用。

背景技术

玻纤增强尼龙因具有良好的刚性和抗冲击性、低翘曲性、高的尺寸稳定性、良好的表面外观等性能特点而被广泛应用于电子电器领域。在这些领域的应用，对材料提出了阻燃的要求，而尼龙是易燃材料，在与玻纤复合后，由于玻纤的灯芯效应，使得玻纤增强尼龙更容易燃烧。因此玻纤增强尼龙在这些领域应用时，需要解决阻燃的问题，而且灯芯效应的存在使得其阻燃难度更大。

目前，对于玻纤增强尼龙的阻燃，包括两类基本的阻燃体系：卤系阻燃体系和非卤阻燃体系。卤系阻燃体系通常是含溴阻燃剂协同三氧化二锑，大量研究表明，添加有溴系阻燃剂的玻纤增强尼龙材料在燃烧时会产生浓烟和溴化氢等有害物质，会引起人体窒息。因此，为玻纤增强尼龙开发安全、环保、无卤阻燃体系成为研究的热点，近年来出现了新型的应用于玻纤增强尼龙的无卤阻燃剂或阻燃体系。

据文献报道，应用于玻纤增强的无卤阻燃剂主要包括两大类基本体系：一类是红磷；另一类是磷氮系阻燃体系。对于红磷，虽然其阻燃效果好，但其面临两个问题：一是红磷的颜色，限制了其应用范围，通常只是应用在黑色制品中；二是在加工过程中容易产生磷化氢等剧毒物，带来环保和安全问题，因此红磷并不是玻纤增强尼龙的最佳选择。对于磷氮系阻燃体系，这是一类高效的阻燃体系，具有高的阻燃效率，也避免了红磷的一些缺陷，是目前研究的热点。

目前应用得最多的是，基于二乙基次磷酸铝的磷氮复配体系，例如，二乙基次磷酸铝复配三聚氰氨聚磷酸盐(MPP)体系，由于具有较高的磷含量，以及磷氮的协同作用，可以实现对玻纤增强尼龙的高效阻燃，也不存在制品颜色问题，同时具有很高分解温度，在玻纤增强尼龙的高温加工过程中，不会产生磷化氢等剧毒气体。但对于基于二乙基次磷酸铝的磷氮复配体系，仍然存在一些缺点，主要表现在：一是两种组分在高温时会有一定的反应分解，产生少量的酸性气体，这些酸性气体会对加工设备的金属部件产生腐蚀，在一定时间后需要更换部件，带来成本的增加和降低生产效率的问题；二是含氮化合物MPP存在一定的析出，材料在注塑成型过程中，注塑一定模数的制品后，在模具上会存在沉积物，这些沉积物的存在会影响制品的外观，这时需要停工清理模具，也会降低生产效率，同时这种析出还会引起阻燃剂向制品表面迁移，导致阻燃剂分布不均及流失，最终使得材料的阻燃失效，存在安全隐患。

总的来看，目前应用于玻纤增强尼龙的阻燃体系，存在有颜色、产生有毒气体、易析出和有腐蚀等问题，有些是致命问题导致不能使用，有些则是导致成本增加、效率降低等。因此，有必要开发新型的无卤阻燃体系。

发明内容

本发明针对现有的应用于玻纤增强尼龙材料的基于二乙基次磷酸铝的磷氮复配阻燃体系的缺陷，公开了一种玻纤增强尼龙用不含氮无卤阻燃复配体系，该不含氮无卤阻燃复配体系具有高阻燃、无迁移、不腐蚀设备等特点，可以很好地适应玻纤增强尼龙材料体系，得到综合性能优异的无卤阻燃玻纤增强尼龙材料。

具体的技术方案如下：

一种玻纤增强尼龙用不含氮无卤阻燃复配体系，按重量百分比计，原料组成包括：

二乙基次磷酸铝 60～90％；

亚磷酸铝 9～30％；

锡酸锌 1～10％。

本发明采用二乙基次磷酸铝，再通过与特殊耐高温无迁移的亚磷酸铝和锡酸锌协同，形成非含氮的基于磷铝结构的复配阻燃体系，解决现有阻燃体系易腐蚀、易迁移析出等缺陷。

下面将对本发明作详细说明：

本发明的专利发明人是以解决现有应用于玻纤增强尼龙材料中的无卤阻燃体系存在的各种缺陷为目的，进行了广泛而深入的研究。针对现有基于二乙基次磷酸铝的复配阻燃体系在阻燃玻纤增强尼龙存在的问题，考察了新的阻燃体系，结果发现二乙基次磷酸铝协同亚磷酸铝和少量锡酸锌能很好地解决这个问题。

二乙基次磷酸铝的化学结构如下式(Ⅰ)所示：

二乙基次磷酸铝的特点是含磷量高，阻燃性好，具有较高的初始分解温度，水溶性低，耐迁移不吸潮，目前较多应用在尼龙、PBT等工程塑料中，特别是玻纤增强的工程塑料中。单独使用二乙基次磷酸铝，不存在析出的问题，但其阻燃性能不足，因此还需要和含氮的MPP复配，才能达到阻燃的求。目前应用在玻纤增强尼龙的阻燃体系基本以二乙基次磷酸铝协同MPP体系。