[发明专利]高效无卤的磷系气相阻燃剂及含有该阻燃剂的高分子材料

说明书

本发明涉及阻燃性材料技术领域，尤其涉及一种高效无卤的磷系气相阻燃剂及含有该阻燃剂的高分子材料，按质量份计，由以下组分组成：受阻酚类抗氧剂：2‑2.8份，阻燃剂中间体：8‑11份。其中含有该阻燃剂的一种阻燃高分子材料，含有上述本发明高效无卤的磷系气相阻燃剂，高效无卤的磷系气相阻燃剂在阻燃高分子材料中的重量百分比含量为2‑4％。本发明的磷系气相阻燃剂的合成是利用阻燃剂中间体结构中的活泼氢与受阻酚结构中的羟基反应，将受阻酚与阻燃剂中间体化学键合在一起，合成的阻燃剂无卤、无毒，不迁移，阻燃性能持久，本发明的磷系气相阻燃剂，对聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃材料的阻燃效果可以媲美传统溴系阻燃剂。

技术领域

本发明涉及阻燃性材料技术领域，具体涉及一种高效无卤的磷系气相阻燃剂及含有该阻燃剂的高分子材料。

背景技术

聚合物(特别是聚乙烯、聚丙烯等具有自由基热裂解模式的聚烯烃材料) 的燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程，受到自由基反应、热量、氧气和可燃物四种因素的影响。燃烧过程中产生大量高活性的自由基，尤其是活泼的氢氧自由基(HO·)和氢自由基(H·)是引起聚合物氧化降解，从而加速燃烧过程进行的重要原因。因此，抑制/捕捉燃烧过程中产生的高活性自由基，便能干扰并改变聚合物降解的反应进程，从而有效地阻燃高分子材料。

已有研究表明，绝大多数聚合物的燃烧都经历了自由基链式断裂途径，并通过链支化反应(式1、2、3)使燃烧传播下去。

H·+O₂→HO·+O· (1)

O·+H₂→HO·+H· (2)

HO·+CO→CO₂+H· (3)

链支化反应中向气相释放出来的高活性H·和OH·是引起聚合物氧化降解的根本原因。在气相中捕捉高活性自由基，生成低活性自由基、稳定化合物或者惰性气体等，就可以抑制自由基链式氧化反应，达到气相阻燃作用。

溴系及溴-锑系阻燃剂是最具代表性的通过抑制气相自由基链式反应发挥作用的阻燃剂，但近年来由于溴素原材料的严重短缺、锑行业环保及资源的困境及环保意识与监管力度的逐年提升，溴系阻燃高分子材料受到了限制。各种针对合成新的无卤阻燃剂、构筑新的无卤阻燃体系及现有无卤阻燃剂的新应用等方面的研究层出不穷。然而，已开发的无卤阻燃体系，包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、膨胀阻燃剂、无机阻燃剂等，其综合阻燃效果(特别是阻燃效率)仍与溴系阻燃剂有很大差距。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种阻燃效率优异的、具有气相阻燃机理的、用于聚合物阻燃改性的磷系气相阻燃剂。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高效无卤的磷系气相阻燃剂，按质量份计，由以下组分组成：受阻酚类抗氧剂：2-2.8份，阻燃剂中间体：8-11份。

进一步的，所述受阻酚类抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸] 季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、N，N’-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酰]肼中的一种。

进一步的，所述阻燃剂中间体为结构中含有活泼氢的含磷杂环氧化物，优选为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物。

本发明同时还提供上述高效无卤的磷系气相阻燃剂的制备方法，所制备的高效无卤的磷系气相阻燃剂按质量份计，由以下组分组成：受阻酚类抗氧剂： 2-2.8份，阻燃剂中间体：8-11份；所述高效无卤的磷系气相阻燃剂的制备方法包括如下步骤：

步骤1、按照阻燃剂质量份组成，配制受阻酚的乙醇悬浮液以及配制阻燃剂中间体的乙醇溶液；