[发明专利]兼具阻燃与抗熔滴功能的添加剂和制备方法及其组合物

说明书

本发明公开了兼具阻燃与抗熔滴功能的添加剂和制备方法及其组合物，该添加剂制备方法如下：首先制备核层含氟聚合物分散液，以含氟聚合物分散液为种子，加入乙烯基单体、引发剂、链转移剂、表面活性剂，升温聚合，制得核壳结构聚合物乳液，经凝聚、离心，干燥后制得核壳结构聚合物，将其进行磺化改性，用去离子水洗涤至中性，固液分离后，干燥，得到磺化的核壳聚合物粉末，该添加剂是一种新型的环保、高效阻燃抗熔滴助剂，具有优异的阻燃、抗熔滴功能，且在聚碳酸酯、ABS及其合金、聚酯中添加0.05～1.50份，可使其阻燃等级达到UL 94V0。

技术领域

本发明涉及聚合物加工助剂的制备及聚合物改性加工领域，尤其涉及兼具阻燃与抗熔滴功能的添加剂和制备方法及其组合物。

背景技术

大部分的高分子材料是易燃性的，通常在其加工过程中添加阻燃剂以达到难燃的目的，但是一旦开始燃烧，热塑性树脂成为液态，极易产生熔融滴落，导致火焰蔓延。为了同时实现阻燃及防止熔融滴落，提高安全性，通常地，需要在易燃性热塑性树脂中同时分别加入阻燃剂和抗滴落剂，其中比较常用的阻燃剂为溴系阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、磷系阻燃剂中的一种或几种，抗滴落剂选用纯PTFE或包覆型PTFE粉末；将阻燃剂和抗滴落剂分别加入到树脂组合物中进行共混加工，不仅增加加工工序和加工设备，同时增加材料成本。通常添加大量的阻燃剂和抗滴落剂才能实现阻燃抗滴落的性能要求，而阻燃剂的大量添加导致树脂组合物的力学性能、光学性能、热稳定性等变差。

中国专利CN1125096C采用自由基乳液聚合的方法制备得到一种新型包覆型聚四氟乙烯颗粒。其包覆材料选自：聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及其混合物。该包覆型的聚四氟乙烯颗粒是目前市场上广泛使用的产品类型，可明显改善树脂组合物的抗熔滴性，但要达到阻燃要求，必须和溴系、磷系或磺酸盐类阻燃剂等复配使用。此外，当添加量较高时，其在树脂组合物中的分散性变差，导致树脂组合物的力学性能下降严重，成型制品表面有缺陷，并且其热稳定性及阻燃成炭性差。

中国专利CN103261275 A公开了一种磺化聚噁二唑聚合物的制备方法，在聚合期间以浓硫酸作为磺化试剂，成功制得含硫量在2～6％的磺化聚噁二唑聚合物，可显著改善该聚合物的阻燃性，极限氧指数可提升40％。中国专利CN103965474A在聚合过程中加入5-磺酸钠间苯二甲酸，经聚合物后制作的磺化聚苯并咪唑具有较佳的成炭性能和耐热性能。

在现有已知技术中，采用乙酰磺酸盐/酯、浓硫酸、乙酰硫酸盐等作为磺化剂，并选择合适的溶剂，可成功对聚苯乙烯、聚烷基苯乙烯、聚苯乙烯-甲基苯乙烯共聚物、乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-环氧乙烷嵌段共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸2-(全氟壬烯氧基)乙酯嵌段共聚物等进行磺化改性，多采用在聚合物的均相溶液中，反应温度110～140℃下，加入磺化剂进行磺化改性，而未见对核壳聚合物进行磺化改性的报道。

因化学键的高度稳定性，传统的均相溶液磺化改性方法不会对上述聚合物的结构造成破坏。而在核壳结构聚合物中，由于核层材料与壳层材料的溶解性、热稳定性差异，采用传统的磺化改性方法，易造成壳层材料与核层材料的剥离，破坏核壳结构，难以在核壳结构聚合物表面进行磺化改性或存在磺化改性效果较差、磺化程度低等问题。

截止目前，尚未发现兼具阻燃与抗熔滴功能的核壳结构聚合物添加剂的报道，更为值得关注的是核壳结构聚合物在引入磺化基团时，存在易破坏核壳结构、磺化效果差等问题，如何在保证核壳结构不被破坏，同时又能得到较高的磺化度，同步提升该类添加剂在树脂中的阻燃和抗熔滴性能，是本发明的技术难点。在高性能阻燃高分子材料领域，急需开发该类助剂的制备技术，以简化加工过程，降低加工成本，同时克服现有技术中含氟聚合物在阻燃成炭性，特别是分散性方面的缺点。

发明内容