[发明专利]一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法。其主要包括以下步骤：(1)三嗪类大分子成炭剂的改性：向三嗪类大分子成炭剂加入质量5‑10倍的水，向其中加入一定量的表面活性剂及插层改性剂，60‑90℃下搅拌10‑30分钟；向其中加入成炭剂质量1‑4倍的未改性蒙脱土，继续搅拌10‑30分钟，脱水干燥；(2)复配：改性三嗪类大分子成炭剂10‑25重量份，APP 70‑90重量份，协效阻燃剂0‑5份，按照以上比例在高混机中混合均匀，即制备了聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂。将该专用无卤阻燃剂按照重量份10‑25份加入到聚丙烯中，制备的阻燃聚丙烯材料经过70℃×168小时水煮实验，仍然可以达到UL94‑V0(1.6mm)，样条表面无析出，制备的复合材料的力学性能优异。

技术领域

本发明涉及阻燃技术领域，尤其涉及一种聚丙烯专用耐析出无卤阻燃剂的制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，因其加工方便、力学性能优良、电绝缘性好、耐腐蚀、无毒、密度低等特点，在建筑、汽车、家用电器、电线电缆及包装等行业具有广泛的应用，其发展速度一直居各种通用塑料之首。然而PP的氧指数(OI)一般在17％-19％，离火后能持续燃烧，燃烧时放热量大、产生大量熔滴、火焰传播速度快、并且不成炭、不易熄灭。随着PP应用领域的不断开拓和应用数量的不断增加，由此带来的火灾危险性也越来越大。因此，提高PP材料的阻燃性能是其得到广泛应用的必要措施。

目前用于聚丙烯的阻燃手段主要是以添加卤系阻燃剂为主，卤系阻燃剂在阻燃过程中会产生大量烟雾和有毒气体，无论对火灾中的救护工作还是灾后的恢复工作都会造成很大困难。据火灾报告统计，火灾中真正烧灼致死的人数仅占15％，而85％的人是死于毒烟导致的窒息。

先是欧盟于2005年8月13日开始实施的WEEE指令，要求相关的生产者从产品设计之初就要树立环保意识；紧接着2006年7月1日欧盟RoHS指令开始实施，规定投放于欧盟市场的新电子电器设备中铅、汞、镉、六价铬、多溴二苯醚和多溴联苯等6种物质不得超标；之后的2007年3月1日中国也出台了《电子信息产品污染控制管理办法》，对有毒有害物质也做出明确的限量规定。减少使用或不使用卤素阻燃剂必将成为塑料行业的趋势，因此研制无卤、低烟的环保型阻燃PP有着十分重要的现实意义。

目前，已广泛研究和应用的无卤阻燃助剂主要有无机金属化合物阻燃剂、可膨胀石墨阻燃剂、有机硅系阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂等。

膨胀型阻燃剂是以磷、氮为主要阻燃元素的阻燃剂，符合当今对材料抑烟、低毒的要求，目前各国对膨胀阻燃剂产品研发十分重视。膨胀型阻燃体系主要通过形成多孔发泡炭层在凝聚相起阻燃作用，具有无卤、低烟、低毒的优点。同时磷系阻燃剂发烟量大缺点也得到改善。虽然膨胀阻燃剂有很好的性能，但随着研究的深入，其表现出来的不足也越来越明显，如耐水性、耐久性差，对成分敏感，要求比例高等。为了解决以上问题，国内外针对酸源(脱水剂)、炭源(成炭剂)和气源(氮源、发泡源)开展了很多研究。聚磷酸铵(APP)是其主要酸源。在膨胀阻燃体系中使用季戊四醇作为成炭剂，但是季戊四醇极易吸湿亲水性好，容易迁移到材料的表面，导致材料阻燃性能下降及加工不易等缺点。

传统膨胀阻燃体系是聚磷酸铵(酸源)，季戊四醇(炭源)、三聚氰胺(气源)，只有用量甚高(20-40％)时才能发挥阻燃作用，还需要大量加工助剂，并且成炭剂通常不能与被阻燃高聚物基质形成完全相容的整体，所以严重影响阻燃后的高聚物机械性能。同时传统的膨胀阻燃体系耐水性较差，材料容易吸湿，表面易出现发粘、泛白、返霜等现象。

国内外科研人员利用三聚氯氰制备了不同类型的三嗪类大分子成炭剂，可以在一定程度上解决无卤阻燃剂在聚丙烯中易析出、力学性能差的问题。但是，三嗪类大分子成炭剂与聚丙烯的相容性仍较低，仍然存在析出及降低力学性能的问题。