[发明专利]一种无卤阻燃剂组合物和两种应用

说明书

本发明公开一种无卤阻燃剂组合物，按重量份算，包括以下组分：无水哌嗪氰尿酸盐50‑100份；含磷金属化合物0‑50份。本发明的其余目的是公开无卤阻燃剂组合物在高加工温度阻燃热塑性树脂的应用以及一种无水哌嗪氰尿酸盐在高加工温度树脂阻燃剂中的应用。本发明所述无卤阻燃剂组合物是一种适用范围广泛的阻燃剂组合物。

技术领域

本发明属于阻燃剂应用技术领域，具体涉及一种无卤阻燃剂组合物及无水哌嗪氰尿酸盐在高加工温度树脂阻燃剂中的应用和无卤阻燃剂组合物在高加工温度阻燃热塑性树脂中的应用。

背景技术

火的使用及控制贯穿了整个人类文明史，材料的阻燃研究与之相伴发展。高分子材料与人类的生产生活息息相关。早在公元前5世纪就有采用明矾进行天然高分子材料阻燃的记录。到了近现代，伴随着合成高分子材料的广泛使用，其阻燃性研究也飞速发展。

一般来说，高分子材料的阻燃有两种实施手段：一是外加阻燃助剂，被称为物理共混阻燃；二是高分子链内嵌阻燃单元，被称为化学修饰阻燃。目前绝大部分阻燃高分子材料都是通过物理共混来实现的，原因在于相对于化学修饰阻燃，物理共混阻燃具有低成本和易操作的优点。而在高分子材料阻燃研究中，阻燃剂的开发和使用成为重点。

早在1821年，法国人Gay-Lussac就明确了阻燃化学的基本元素，即主要是元素周期表中的第Ⅲ主族、第Ⅴ主族和第Ⅶ主族的元素。根据起主要作用的元素不同，阻燃剂可以分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、硼系阻燃剂、硫系阻燃剂、金属化合物阻燃剂等种类。其中，除了卤系阻燃剂，其它阻燃剂又统称为无卤阻燃剂。

卤系阻燃剂的优点在于阻燃效率较高、原料来源广泛。其缺点是在燃烧过程中会释放出大量的卤化氢和二噁英等腐蚀性有毒气体，会造成火灾次生伤害。

无卤阻燃剂中使用量最大的是氢氧化铝，优点是成本低廉、燃烧产物无害，缺点是阻燃效率低，大量添加会导致材料力学性能下降严重，且与许多树脂相容性差，应用范围较窄。除了磷系与氮系阻燃剂，其它无卤元素阻燃剂均需搭配其它阻燃剂协同使用，使用范围也受到较多限制。

磷与氮可以形成协同阻燃效应，有助于形成质量较好的炭层。其中磷元素主要起促进脱水和成炭的作用，而氮元素起到生成难燃性气体、促进形成绝热泡沫炭层的作用。目前磷系与氮系阻燃剂复配更多的是用于膨胀型阻燃剂中。

用于膨胀型阻燃剂中的含氮含磷化合物有许多文献报道。其中研究较多的是聚磷酸铵（APP）阻燃剂。除了APP，还有三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）、哌嗪磷酸盐等含氮含磷化合物阻燃物的报道。众所周知，MPP由于其价格相对较高，使用范围受到限制。而其它很多磷氮化合物的受本身耐热性及性价比等的限制，无法大范围应用。

申请号为91112732.1的专利文件公开了一种含有氰尿酸哌嗪的聚合物组合物，将氰尿酸哌嗪与APP复配用于PP树脂中，UL94阻燃等级是V-0。但是该专利制备的氰尿酸哌嗪盐的TGA数据表明，在140到150℃即有明显的重量损失（4.90 wt%），说明其无法用于具有较高加工温度的聚合物中。而且该专利也并没有对氰尿酸哌嗪在ABS、PA、PBT等其它热塑型树脂中的应用进行进一步的描述，并且专利文件中所描述的多磷酸铵或磷酸酯所复配的组合物在使用时只能用于较低加工温度的烯烃类聚合物树脂。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用范围广的无卤阻燃剂组合物。

本发明是根据以下方案实现的。

一种无卤阻燃剂组合物，按重量份算，包括以下组分：

无水哌嗪氰尿酸盐 50-100份；

含磷金属化合物 0-50份。

所述无卤阻燃剂组合物在TGA测试后1 wt%热重损失温度为230℃-350℃（测试参数为氮气氛，升温速率为每分钟20℃，测试温度范围为30℃~750℃）。