CN102875851B - 一种环保型阻燃剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型阻燃剂。它由下述重量份的原料制成：膨胀石墨10-25、淀粉20-35、磷酸5-10、三聚氰胺磷酸盐5-15、三聚氰胺5-15、尿素5-10、氢氧化铝5-10、三氧化二锑5-8、氧化锰2-5、氧化镍2-5、氧化锌2-5、偶联剂3-5。本发明将有机和无机复合阻燃，阻燃效率高，用于阻燃聚烯烃时，添加量最低为20%时，即可达到UL-94测试方法的V-0阻燃等级；与聚烯烃塑料基体的相容性好，能够在所阻燃的材料中均匀分散，并有着较好的亲和力；耐水性和热稳定性好，完全满足聚烯烃塑料的加工要求。
Description
技术领域
本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种聚烯烃塑料用的环保型阻燃剂。
背景技术
聚烯烃主要指聚乙烯和聚丙烯，其中聚乙烯树脂产量居世界第一位，聚丙烯是常用树脂密度最低的品种，综合性能好，改性品种多，是树脂中发展相对较快的品种之一。聚乙烯和聚丙烯是目前应用最广、产量最大的两大通用塑料。随着对材料环保、安全性能的要求日益严格，阻燃聚烯烃塑料成为必然趋势。
膨胀型阻燃剂是近年来开发的以磷、氮为主要组成的阻燃剂，具有绿色环保、高效、低烟低毒、添加量低及对聚合物机械性能影响较小等优点，含这类阻燃剂的材料受热时表面能形成一层致密泡沫炭层，起到隔热、隔氧、抑烟作用，又能防止熔滴，在阻燃聚丙烯塑料中应用越来越广泛。目前，以聚磷酸铵(APP)为基础的磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂研究较多，其虽然具有较好的阻燃性能，但是APP有较强的吸湿性，耐水性和热稳定性差，很难满足聚烯烃塑料的加工要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型阻燃剂，其阻燃效率高，热稳定性好，完全满足聚烯烃塑料的加工要求。
本发明的技术方案是：一种环保型阻燃剂，其特征是，由下述重量份的原料制成：膨胀石墨10-25、淀粉20-35、磷酸5-10、三聚氰胺磷酸盐5-15、三聚氰胺5-15、尿素5-10、氢氧化铝5-10、三氧化二锑5-8、氧化锰2-5、氧化镍2-5、氧化锌2-5、偶联剂3-5。
本发明优选的技术方案是：一种环保型阻燃剂，其特征是，由下述重量份的原料制成：膨胀石墨15、淀粉30、磷酸5、三聚氰胺磷酸盐10、三聚氰胺10、尿素8、氢氧化铝6、三氧化二锑5、氧化锰2、氧化镍3、氧化锌2、偶联剂4。
上述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或者钛酸酯类偶联剂中的一种。
制备方法：将阻燃剂各组分按比例投入到高速混料机内混合均匀，即可得到本发明的环保型阻燃剂。
在遇火时，膨胀石墨首先受热膨胀，膨胀后体积可达原来的100多倍，在聚合物表面形成坚韧的炭层，将聚合物与热源隔开，在膨胀过程中大量吸热，降低体系温度。当聚合物表面达到一定温度时，在酸源磷酸和三聚氰胺磷酸盐以及气源三聚氰胺和尿素的共同作用下，成碳剂淀粉迅速脱水碳化，在被保护的聚合物表面形成蓬松碳层，和膨胀石墨形成的碳层一起隔断聚合物和氧气的接触，阻止火灾的进一步蔓延。金属化合物氢氧化铝、三氧化二锑、氧化锰、氧化镍、氧化锌可以起到协同阻燃作用，并且抑烟效果显著。阻燃剂配方中的有机和无机组分通过偶联剂的交联作用成为一个整体，各组分协同作用，加入聚烯烃塑料中具有优异的阻燃和抑烟性能，耐水性和热稳定性好，完全满足聚烯烃塑料的加工要求。
本发明阻燃剂的有益效果：
1、有机和无机复合阻燃，阻燃效率高，用于阻燃聚烯烃时，添加量最低为20%（wt）时，即可达到UL-94测试方法的V-0阻燃等级，相比现有技术，添加量显著减少，降低了成本；
2、与聚烯烃塑料基体的相容性好，能够在所阻燃的材料中均匀分散，并有着较好的亲和力，不影响聚烯烃的加工性能和机械性能；
3、耐水性和热稳定性好，完全满足聚烯烃塑料的加工要求；
4、发烟量少，不含卤素，属于环保型阻燃剂。
具体实施方式
实施例1
一种环保型阻燃剂，由下述重量份的原料制成：膨胀石墨15、淀粉30、磷酸5、三聚氰胺磷酸盐10、三聚氰胺10、尿素8、氢氧化铝6、三氧化二锑5、氧化锰2、氧化镍3、氧化锌2、γ-氨丙基三乙氧基硅烷4。制备方法为：按照配方重量比将阻燃剂各组分加入到高速混料机内搅拌10-30分钟，混合均匀，即可得到该阻燃剂。
实施例2
一种环保型阻燃剂，由下述重量份的原料制成：膨胀石墨10、淀粉35、磷酸6、三聚氰胺磷酸盐5、三聚氰胺15、尿素5、氢氧化铝5、三氧化二锑7、氧化锰2、氧化镍5、氧化锌2、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷3。制备方法同实施例1。
实施例3
一种环保型阻燃剂，由下述重量份的原料制成：膨胀石墨12、淀粉20、磷酸5、三聚氰胺磷酸盐15、三聚氰胺8、尿素10、氢氧化铝10、三氧化二锑5、氧化锰3、氧化镍5、氧化锌2、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷5。制备方法同实施例1。
将阻燃剂与聚丙烯粒料投入到高速混料机内，充分混合后经双螺杆挤出机造粒，然后用注塑机制成模制品，测试其阻燃性能。添加不同种类阻燃剂的聚丙烯，阻燃效果如下：
表1不同种类阻燃聚丙烯的阻燃效果对比表
| 阻燃剂种类 | 添加量 | 阻燃等级 | 加工性能 |
| 聚磷酸铵 | 30% | UL94V-0 | 差 |
| Al(OH)3 | 60% | UL94V-0 | 差 |
| 本发明阻燃剂 | 20% | UL94V-0 | 良 |
可见，本发明阻燃剂用于阻燃聚丙烯时，添加量为20%（wt）时，阻燃等级即可达到UL94V-0级，与现有聚磷酸铵、Al(OH)3阻燃剂相比，添加量显著减少，热稳定性提高，阻燃聚丙烯的加工性能良好。
Claims (2)
1.一种环保型阻燃剂，其特征是，由下述重量份的原料制成：膨胀石墨10-25、淀粉20-35、磷酸5-10、三聚氰胺磷酸盐5-15、三聚氰胺5-15、尿素5-10、氢氧化铝5-10、三氧化二锑5-8、氧化锰2-5、氧化镍2-5、氧化锌2-5、偶联剂3-5，所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或者钛酸酯类偶联剂中的一种。
2.如权利要求1所述的一种环保型阻燃剂，其特征是，由下述重量份的原料制成：膨胀石墨15、淀粉30、磷酸5、三聚氰胺磷酸盐10、三聚氰胺10、尿素8、氢氧化铝6、三氧化二锑5、氧化锰2、氧化镍3、氧化锌2、偶联剂4。
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