[发明专利]一种聚苯醚改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法

说明书

本发明涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种聚苯醚改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法；所述功能母粒以多重复合包覆红磷为磷系阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆红磷70.0～80.0 wt.%、有机磷酸酯3.0～5.0 wt.%、乙烯–丙烯酸甲酯共聚物17.0～25.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%；本发明所制备的功能母粒与传统阻燃功能母粒相比，显著增强了红磷的热稳定性和耐水性，同时降低了红磷的活性和对基材的腐蚀性，提高了与树脂基体的相容性，从而更有效地提升了红磷对聚苯醚的阻燃效果。

技术领域

本发明涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种聚苯醚改性专用无卤阻燃增效功能母粒及其制备方法。

背景技术

聚苯醚是一种具有优异的介电及电绝缘性能的工程塑料，其在工业及用家电子电器领域被广泛应用。当使用聚苯醚来制造电子电器零部件或相关外设装备时，往往需要实施阻燃改性来提高其使用安全性。聚苯醚阻燃改性可通过加入阻燃剂并经过双螺杆挤出机的熔融共混来实现。阻燃剂能够阻止聚苯醚被引燃并抑制火焰传播，可有效提高聚苯醚的抗燃烧性能。按阻燃元素类别分类，阻燃剂通常可分为卤系(卤系又分为氯系和溴系)、磷系、锑系、镁系、硼系、钼系等等。虽然当前溴系阻燃剂被公认为是具有适用性广、使用方便、阻燃效果优异、能够对以聚苯醚为代表的大多数合成树脂实施高阻燃效率的最有效阻燃剂，但火灾发生时，这类含溴阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，目前在很多阻燃应用领域已逐步推广使用无卤阻燃材料。无卤阻燃剂以磷氮系化合物和金属氢氧化物为主，其阻燃的塑料在燃烧时发烟量小，不产生有毒有害、腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，也成为未来塑料阻燃技术发展的方向。红磷是一种廉价和安全的无卤阻燃剂，具有不易挥发性，不产生腐蚀性气体、阻燃效果好和电绝缘性佳等优势，在工程塑料的无卤阻燃改性过程中被广泛使用。红磷尤其适用于聚苯醚的阻燃，只需要添加较少剂量即可达到UL94 V0级别的阻燃标准，是一种被阻燃学术界公认的聚苯醚最有效的无卤阻燃剂。然而，红磷同样存在活性高、易被氧化、难分散、热稳定性差、与被改性聚合物相容性差等缺陷。尤其红磷吸湿性强，用来改性聚苯醚后，其吸附水易从材料内部迁移出来，不但导致材料阻燃性受损，也带力学性能和电性能下降。此外，采用红磷阻燃的塑料的流动性变差，导致其加工性能变差。

要克服红磷阻燃应用过程中存在的缺陷，采用化学结构稳定、材质致密的有机高分子或无机材料作为壁材，通过化学反应方法对红磷进行包覆，即可有效保护红磷免受外界光、氧、水等外界环境的不良影响，又可在与聚苯醚共混热机械加工过程中隔绝其相互之间及其它粉体添加剂之间相互摩擦、延缓其热分解。由此可见，采用惰性材料包覆方法是有效改善红磷品质及应用效果的简易而有效的途径。例如中国专利CN201610516599.3公开了采用无机次磷酸盐和有机聚合物双层壁材包覆红磷的方法；而中国专利CN201811053467.7则公开了采用聚巴胺为壁材包覆红磷及其实施方法，这些被各种有机无机壁材包覆后的红磷的热性能和耐水性得到显著提高，在应用于塑料阻燃时，材料的阻燃有获得明显提升。另外，赵玉叶等在《无机–有机物包覆红磷的制备与应用研究》(安徽化工，2014，(5)，13～15)一文中报导了采用氢氧化镁和聚氯乙烯为壁材对红磷实施双层包覆，不仅有效解决了其耐水性问题，还能在阻燃材料燃烧过程中促进形成更完整的炭层结构，从而更显著提升材料的阻燃性。然而，上述包覆层也存在结构疏松，在材料热机械加工过程中保护层易剥落等问题，对红磷在阻燃塑料中的应用相当不利。

而且红磷阻燃塑料改性加工过程中也同样存在一系列问题，例如红磷及相关的阻燃协效剂(如氮系阻燃剂和成炭剂)往往是粉体，且添加量较大，直接采用双螺杆挤出机进行熔融挤出共混时，由于物料在挤出机的机筒内的停留时间有限，很难将聚合物熔融与阻燃剂充分混合。此外，由于共混挤出过程中大量阻燃剂粉体相互间机械摩擦产生内热，不仅会引发阻燃剂分解导致阻燃效果受损，还会造成改性塑料的物理机械性能下降。

发明内容