專利名稱：聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物。
背景技術(shù)：
鹵系(重點(diǎn)是溴系)阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的聚烯烴用有機(jī)阻燃劑，以其添加量少、阻燃效果顯著而在阻燃領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。鹵系阻燃體系主要是通過(guò)降解產(chǎn)生鹵化氫氣體或金屬鹵化物而發(fā)揮阻燃作用，這些化合物同時(shí)也增加了火災(zāi)中有毒、遮蔽性氣體的生成量。另外，有資料表明，一些溴代芳烴阻燃劑(如十溴二苯醚)燃燒時(shí)產(chǎn)生高毒性的溴代二苯并噁烷和溴代二苯并呋喃。因此，人們對(duì)鹵系阻燃劑的使用日益采取審慎態(tài)度，有些國(guó)家甚至制定了相關(guān)法規(guī)來(lái)限制其使用。
無(wú)鹵阻燃劑中以氮-磷為主要阻燃元素的膨脹型阻燃劑(IFR)是最重要的一種。它以阻燃效果好、低煙、無(wú)毒、添加量相對(duì)較少正逐漸受到人們的關(guān)注，尤其在解決聚烯烴阻燃化的熔滴難題上具有與其它阻燃劑不可比擬的優(yōu)勢(shì)，是鹵系阻燃劑理想代用品之一。
在現(xiàn)有技術(shù)中，《阻燃材料與技術(shù)》1992(4)11介紹了一種選用焦磷酸、季戊四醇、三聚氰胺為主要組分組成的無(wú)鹵膨脹體系阻燃聚丙烯；《阻燃材料與技術(shù)》1992(4)15介紹了一種采用磷一多元醇一甲酚甲醛樹(shù)脂處理聚乙烯得到良好的阻燃效果；《阻燃材料與技術(shù)》1998(4)1介紹了使用磷酸季戊四醇酯密胺鹽用于阻燃聚丙烯，以及使用大分子三嗪衍生物和聚磷酸銨(APP)結(jié)合用于阻燃聚丙烯；《阻燃材料與技術(shù)》1999(1)7介紹了以季戊四醇與三氯氧磷反應(yīng)后，再與密胺作用形成雙磷酸季戊四醇密胺鹽用于阻燃聚烯烴，可以達(dá)到UL94V-0級(jí)，且不發(fā)生熔滴現(xiàn)象；US3936416介紹了選用聚磷酸銨(APP)與二季戊四醇、或三聚氰胺焦磷酸鹽(MP)與二季戊四醇，或磷酸、二季戊四醇、脲、三聚氰胺的反應(yīng)產(chǎn)物，或磷酸、五氧化磷和季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇之一與三聚氰胺的反應(yīng)產(chǎn)物組成膨脹型無(wú)鹵阻燃劑阻燃聚丙烯；US4966931介紹了選用聚磷酸銨或用三聚氰胺改性的聚磷酸銨、1，3，5-三嗪衍生物組成膨脹型無(wú)鹵阻燃劑阻燃聚丙烯或聚乙烯。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，發(fā)明一種以氮一磷為主要阻燃元素的無(wú)鹵膨脹型阻燃劑，用于聚烯烴(主要是聚丙烯和聚乙烯)阻燃，阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V-0；其次在于阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V-0時(shí)，阻燃劑用量小于30％(重量)。
聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物，由季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料復(fù)配而成。其中(1)所用季戊四醇磷酸酯為季戊四醇或其衍生物與三氯氧磷、五氧化磷、磷酸三者之一的反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物具有如下結(jié)構(gòu) 其中R＝H、烴基、酯基、含氮基團(tuán)等；當(dāng)R＝H時(shí)，為1-氧代-4-羥甲基-1-磷雜-2，6，7-三氧雜雙環(huán)[2，2，2]辛烷(簡(jiǎn)稱PEPA)出于經(jīng)濟(jì)性考慮，阻燃劑組合物中上述產(chǎn)物優(yōu)先采用PEPA。組合物中季戊四醇磷酸酯的用量為18％(wt)～54％(wt)，最佳用量為28％(wt)～48％(wt)；(2)組合物中所用三聚氰胺聚磷酸鹽具有下式結(jié)構(gòu) 式中MEL為三聚氰胺；當(dāng)n＝0時(shí)，化合物為三聚氰胺焦磷酸鹽，簡(jiǎn)稱MYP；當(dāng)n＝1～9時(shí)，化合物為三聚氰胺多聚磷酸鹽，都簡(jiǎn)稱MPP。MYP、MPP或兩者混合物均可用于本發(fā)明組合物中，優(yōu)先使用MPP。組合物中三聚氰胺多聚磷酸鹽的用量一般為40％(wt)～80％(wt)，最佳用量為50％(wt)～70％(wt)；(3)潤(rùn)滑劑采用硬脂酸或硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。組合物中潤(rùn)滑劑的用量為0.1％(wt)～5％(wt)，最佳用量為0.5％(wt)～3％(wt)；(4)偶聯(lián)劑采用硅烷類物質(zhì)，如γ一縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。組合物中偶聯(lián)劑的用量為0.1％(wt)～5％(wt)，最佳用量為0.5％(wt)～3％(wt)；
(5)填料采用二氧化鈦或二氧化硅。組合物中填料的用量為0.1％(wt)～5％(wt)，最佳用量為0.5％(wt)～3％(wt)。
并采用如下方法制備而成首先將季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料進(jìn)行烘干，使水含量≤0.2％(wt)，然后進(jìn)行粉碎，使其粒徑≤35μm；其次，按比例將季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料投入到高速混料機(jī)內(nèi)混合10～20分鐘，即可得到聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物。
本發(fā)明產(chǎn)品在聚烯烴中的應(yīng)用效果如下將聚丙烯或聚乙烯與本發(fā)明產(chǎn)品投入到高速混料機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入0.3％(wt)的白油及0.5％(wt)的硬脂酸或硬脂酸鋅，充分混合10～20分鐘。然后在雙螺桿壓出機(jī)中造粒，擠出過(guò)程最好設(shè)有真空排氣，然后用注塑機(jī)制成模制品。
本發(fā)明產(chǎn)品用于阻燃聚丙烯粉料或粒料時(shí)，添加量28％(wt)，阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V-0(1.6mm，下同)，且能滿足阻燃聚丙烯加工要求。與溴系相比無(wú)鹵阻燃聚丙烯煙密度低、發(fā)煙量少、質(zhì)量損失速率小、殘存質(zhì)量大。
本發(fā)明產(chǎn)品用于阻燃聚乙烯時(shí)，添加量為30％(wt)，阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V-0，且能滿足阻燃聚乙烯加工要求。
具體實(shí)施例方式將季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料進(jìn)行烘干，使水含量≤0.2％(wt)，然后進(jìn)行粉碎，使其粒徑≤35μm；其次，按下表組成配比將季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料投入到高速混料機(jī)內(nèi)混合10～20分鐘，即可得到聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物。
聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物的組成配比如下表
表中PEPA為1-氧代-4-羥甲基-1-磷雜-2，6，7-三氧雜雙環(huán)[2，2，2]辛烷；MPP為三聚氰胺多聚磷酸鹽；C18為硬脂酸；C18Zn為硬脂酸鋅；KH-550為γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一種產(chǎn)品牌號(hào)；KH-560為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的一種產(chǎn)品牌號(hào)；TiO2為二氧化鈦。
將聚丙烯或聚乙烯分別與按照實(shí)施例1～實(shí)施例36的配比復(fù)配而成的無(wú)鹵阻燃劑投入到高速混料機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入0.3％(wt)的白油及0.5％(wt)的硬脂酸或硬脂酸鋅，充分混合10～20分鐘。然后在雙螺桿壓出機(jī)中造粒，擠出過(guò)程設(shè)有真空排氣，然后用注塑機(jī)制成模制品。
本發(fā)明產(chǎn)品用于阻燃聚丙烯粉料或粒料時(shí)，添加量28％(wt)，阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V一0(1.6mm，下同)，且能滿足阻燃聚丙烯加工要求。與溴系相比無(wú)鹵阻燃聚丙烯煙密度低、發(fā)煙量少、質(zhì)量損失速率小、殘存質(zhì)量大。
本發(fā)明產(chǎn)品用于阻燃聚乙烯時(shí)，添加量為30％(wt)，阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V-0，且能滿足阻燃聚乙烯加工要求。
權(quán)利要求
1.聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物，由季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料復(fù)配而成。其中(1)季戊四醇磷酸酯為季戊四醇或其衍生物與三氯氧磷、五氧化磷、磷酸三者之一的反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物具有如下結(jié)構(gòu) 其中R＝H、烴基、酯基、含氮基團(tuán)等；組合物中季戊四醇磷酸酯的用量為18％(wt)～54％(wt)；(2)三聚氰胺聚磷酸鹽具有下式結(jié)構(gòu) 式中MEL為三聚氰胺，n＝0～9；組合物中三聚氰胺聚磷酸鹽的用量為40～80％(wt)；(3)潤(rùn)滑劑采用硬脂酸或硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。組合物中潤(rùn)滑劑的用量一般為0.1％(wt)～5％(wt)；(4)偶聯(lián)劑采用硅烷類物質(zhì)，如γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。組合物中偶聯(lián)劑的用量為0.1％(wt)～5％(wt)；(5)填料采用二氧化鈦或二氧化硅。組合物中填料的用量為0.1％(wt)～5％(wt)。并采用如下方法制備而成首先將季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料進(jìn)行烘干，使水含量≤0.2％(wt)，然后進(jìn)行粉碎，使其粒徑≤35μm；其次，按比例將季戊四醇磷酸酯、三聚氰胺多聚磷酸鹽、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)劑、填料投入到高速混料機(jī)內(nèi)混合10～20分鐘，即可得到聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物，其特征在于季戊四醇磷酸酯的最佳用量為28％(wt)～48％(wt)；三聚氰胺聚磷酸鹽的最佳用量為50％(wt)～70％(wt)；潤(rùn)滑劑的最佳用量為0.5％(wt)～3％(wt)；偶聯(lián)劑的最佳用量為0.5％(wt)～3％(wt)；填料的最佳用量為0.5％(wt)～3％(wt)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物，其特征在于季戊四醇磷酸酯優(yōu)先選用1-氧代-4-羥甲基-1-磷雜-2，6，7-三氧雜雙環(huán)[2，2，2]辛烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚烯烴用無(wú)鹵膨脹型阻燃劑組合物，其特征在于三聚氰胺聚磷酸鹽優(yōu)先選用n＝2～9的三聚氰胺多聚磷酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚烯烴用膨脹型無(wú)鹵阻燃劑組合物,其組成為:(1)18%(wt)～54%(wt)的季戊四醇磷酸酯;(2)40%(wt)～80%(wt)的三聚氰胺聚磷酸鹽;(3)0.1%(wt)～5%(wt)的硬脂酸或硬脂酸鋅;(4)0.1%(wt)～5%(wt)的偶聯(lián)劑;(5)0.1%(wt)～5%(wt)的填料。該組合物用于阻燃聚丙烯粉料或粒料,添加量28%(wt)時(shí),阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V－0,且能滿足阻燃聚丙烯加工要求;用于阻燃聚乙烯,添加量為30%(wt)時(shí),阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V－0,且能滿足阻燃聚乙烯加工要求。
文檔編號(hào)C08L23/00GK1335332SQ0112857
公開(kāi)日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2001年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月28日
發(fā)明者彭治漢, 毛順利, 何思列, 彭小平, 李曙紅, 邢志軍, 赫煒, 熊炳仕 申請(qǐng)人:巴陵石化岳陽(yáng)石油化工總廠