CN100547020C - 聚烯烃塑料用无卤复合阻燃剂 - Google Patents

Abstract

聚烯烃塑料用无卤复合阻燃剂，涉及一种阻燃剂，它是由下列有效成分按下述重量份复配而成：氢氧化铝10～30份；水镁石粉40～80份；白度化包覆红磷5～15份；二磷酸间苯二酚酯2～5份；聚磷酸铵10～20份；硼酸锌2～5份。由于本发明所采用的阻燃剂不含有卤素，除了有阻燃效果外，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，而且赋予材料无毒性、无腐蚀性和价格低廉等优点。

Description

聚烯烃塑料用无卤复合阻燃剂

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂，特别涉及一种聚烯烃塑料用无卤复合阻燃剂，主要用于聚乙烯、聚丙烯的阻燃。

技术背景

材料是现代科学和社会发展关系的支柱，高分子材料具有许多其他材料不可比拟的性能，在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域中已成为不可缺少的材料。然而，大多数高分子化合物属易燃、可燃材料，一旦着火，燃烧速度快，不易熄灭，有些还会产生浓烟和有毒气体，污染环境，危及人民的生命，造成财产损失。近几十年来世界上发生的火灾，相当的一大部分与高分子材料的燃烧有关。因此，如何提高材料的阻燃性能已成为全世界十分关注的话题。随着合成材料在国民经济建设中发挥着日益巨大的作用，刺激和推动了阻燃剂技术快速发展。阻燃剂是合成高分子材料加工的重要助剂之一，其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性。科学进步与环保意识提高，人们不仅开发出性能更好的阻燃剂，对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题提出更为严格的要求，阻燃剂的无卤化、低毒化、复合化、抑烟化已经成为21世纪阻燃剂整体发展趋势。无机阻燃剂在合成材料中，除了有阻燃效果外，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，而且赋予材料无毒性、无腐蚀性和价格低廉等优点。

根据许多科学研究显示，卤素系阻燃剂已经成为日常环境中到处扩散的污染物，且对于环境与人类的威胁日益升高。而制造、循环回收、或抛弃家电及其它消费性产品的行为，则是造成这些污染物释放到环境的主要途径。为保护环境，某些卤素系阻燃剂已经不能使用在电器产品和房屋建材的塑料材料部份(此泛指塑料的表面/外壳)。塑料材料中禁用卤素系阻燃剂的原因是此种阻燃剂无法回收使用，而且在燃烧与加热过程中会释放有害物质，威胁到人类身体的健康、环境和下一代子孙。如同其它有毒的重金属(如铅、镉、水银、六价铬等)，欧盟(European Union)在欧盟电子电机中危害物资禁用指令中决定在2006年7月1日全面禁止PBB(Polybrominated Biphenyls)及PBDE(Polybrominated Diphenyl Ethers)等溴系阻燃剂的使用。非卤素系阻燃剂已逐渐使用在电子电器产品应用的商业市场。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不含卤素的聚烯烃塑料用无卤复合阻燃剂，不同温度下的阻燃剂的阶段性发挥作用使复合阻燃体系达到最佳阻燃效果，解决了高阻燃、高强度、流动性好、耐热性好之间难以平衡的技术难题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

聚烯烃塑料用无卤复合阻燃剂，它是由下列有效成分按下述重量份复配而成：

氢氧化铝  10～30份；

水镁石粉  40～80份；

白度化包覆红磷  5～15份；

二磷酸间苯二酚酯  2～5份；

聚磷酸铵  10～20份；

硼酸锌  2～5份。

本发明的优点与效果是：

1.本发明所采用的阻燃剂不含有卤素，有阻燃效果，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，而且材料具有无毒性、无腐蚀性和价格低廉等优点。

2.该复合阻燃剂的协同作用主要在于：氢氧化铝的分解温度比氢氧化镁低100℃，将两者并用可以在235～455℃范围内均存在脱水吸热反应，可以在较宽范周内抑制高分子材料的燃烧。红磷可以作为阻燃剂单独使用，燃烧时先被氧化成磷酸非燃性液态膜，进而脱水生成聚偏磷酸，聚偏磷酸是很强的脱水剂，在高温下使聚合物表面形成碳化层，起到阻燃作用。但红磷本身可燃且吸湿性很强，单独使用效果不理想，限制了其在聚合物中的大量添加。然而它却是很好的阻燃增效剂，在氢氧化镁或氢氧化铝阻燃的聚合物材料中添加少量红磷，可以显著增强聚合物的热稳定性，提高阻燃性能，产生协同效应。产生协同效应的机理是由于氢氧化镁和氢氧化铝在高温下脱水，有利于促进红磷充分转化为磷酸和聚偏磷酸，而聚偏磷酸的强烈脱水作用又促使氢氧化镁和氢氧化铝的脱水反应进行得更彻底。通过相互促进，使三者自身的作用能更充分发挥，从而增强了脱水吸热、成炭结焦隔氧隔热等阻燃作用，体现出协同效应。

3.硼酸锌的加入可以起到抑烟的作用。特别是当添加量较少时，可以降低红磷的含量，使之在添加量较少时就能达到添加量较多时的阻燃效果。

具体实施方式

实施例1：

按配比各取氢氧化铝10公斤；水镁石粉40公斤；白度化包覆红磷5公斤；二磷酸间苯二酚酯2公斤；聚磷酸铵10公斤；硼酸锌2公斤混合搅拌均匀复配成无卤复合阻燃剂。

实施例2：

按配比各取氢氧化铝20公斤；水镁石粉60公斤；白度化包覆红磷10公斤；二磷酸间苯二酚酯3公斤；聚磷酸铵15公斤；硼酸锌3公斤混合搅拌均匀复配成无卤复合阻燃剂。

实施例3：

按配比各取氢氧化铝30公斤；水镁石粉80公斤；白度化包覆红磷15公斤；二磷酸间苯二酚酯5公斤；聚磷酸铵20公斤；硼酸锌5公斤混合搅拌均匀复配成无卤复合阻燃剂。

该阻燃剂在不同温度下不同的阻燃剂发挥作用：

1.聚磷酸铵在225℃时受热分解放出氨气和水蒸气，反应产生的水蒸气和不燃气体使熔融体系膨胀发泡，可以促使有机物表面生成不易燃烧的三维空间碳层，可以减少热分解产生的可燃焦油、低分子可燃物，促使生成不燃气体同时，季戊四醇和酸脱水炭化，形成无机物及炭残余物。另外反应生成的非挥发性磷的氧化物和聚磷酸，对基材都起覆盖作用，当反应接近完全时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层，隔绝空气达到阻燃目的；

2.氢氧化铝与氢氧化镁并用可以在235～455℃范围内均存在脱水吸热反应，可以在较宽范周内抑制高分子材料的燃烧。当温度升高到240℃时红磷被氧化成非可燃性液态膜，进而脱水生成聚偏磷酸，聚偏磷酸是很强的脱水剂，在高温下使聚合物表面形成碳化层，起到阻燃作用；

3.当温度升到340℃时，氢氧化镁受热分解吸收大量的热量，可以降低材料燃烧温度；其分解释放的水不仅是一种冷却剂，还是一种稀释剂，可减小烟密度；氢氧化镁脱水生成的氧化镁具有极大的表面积，它能吸收烟，使材料燃烧释放的气体浓度降低。

Claims (1)

1.聚烯烃塑料用无卤复合阻燃剂，其特征在于，它是由下列有效成分按下述重量份复配而成：

氢氧化铝10～30份；

水镁石粉40～80份；

白度化包覆红磷5～15份；

二磷酸间苯二酚酯2～5份；

聚磷酸铵10～20份；

硼酸锌2～5份。