CN101503627A - 表面处理的水合金属氢氧化物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无卤阻燃剂组合物，该无卤阻燃剂组合物包含金属氢氧化物如水合金属氢氧化物和表面处理剂，其中，表面处理剂包含至少一种轻稀土基的多中心表面处理剂；该表面处理剂还可进一步包括协同表面处理剂。本发明还提供了含有本发明无卤阻燃剂组合物的聚合物复合材料。本发明利用稀土元素独特的外电子层结构，有效克服金属氢氧化物与聚烯烃之间的相容性问题，最终实现用稀土处理剂活化的Al(OH)3，Mg(OH)2和水滑石与聚烯烃制得的无卤阻燃复合材料，不仅对环境友好，而且具有优良的阻燃性能、物理力学性能和加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及表面处理的水合金属氢氧化物和生产该填料的方法及其在无卤阻燃聚烯烃(PO)中的应用，特别涉及到利用表面活化技术提升天然水镁石(Mg(OH)2)的综合阻燃及加工效果，使之全面或部分替代人工合成的化学法氢氧化镁，降低无卤阻燃聚烯烃材料成本，提高性价比。
背景技术
聚烯烃价格便宜，广泛应用于汽车、电动工具、家电产品、IT产品、办公用品、日用品、玩具、建材制品、包装材料、农用制品等多个行业和领域。聚烯烃(PO)属于易燃材料。例如，采用普通聚烯烃制作的电线电缆，在高电压、加热、放电等条件下容易引起火灾，而火焰会沿着电线迅速蔓延到整个电线电路。因此，对于聚烯烃类材料来说，阻燃功能显得尤为重要。目前，聚烯烃阻燃材料中普遍以具有优良阻燃性能的含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物为主。但是，这类含卤阻燃材料在发生火灾时会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害。欧、美、日各国家和地区对卤系化合物作了严格限定，使得无卤阻燃剂的应用势在必行。
水合金属氢氧化物，主要包括氢氧化镁(Mg(OH)2)和氢氧化铝(Al(OH)3)等，是目前研发及应用最活跃的无卤无毒阻燃剂，其具有阻燃、消烟、阻滴、填充等多种功能。但是，水合金属氢氧化物与聚合物的相容性很差。添加到聚合物材料中的水合金属氢氧化物对制品的机械性能和加工性能影响很大，直接影响或限制了这种无机水合物阻燃剂在高分子聚合物中的使用。这主要是因为氢氧化镁和氢氧化铝等是极性很强的无机化合物，其晶体表面带有正电荷，是亲水性的。由于电荷的存在，晶粒趋向于二次聚集。这样，它很难分散在亲油性的聚烯烃等聚合物中形成相容体系。由于二次聚集，其分散的均匀性也受到限制。并且，氢氧化镁与聚合材料的热膨胀系数相差较大，在加工成型时，热胀冷缩导致两相界面处易形成微细裂纹。此外，氢氧化镁阻燃剂与高分子聚合材料加工成型后的产品，长时间放置在潮湿空气中，表面裸露的Mg(OH)2会与空气中的二氧化碳和水发生反应，使得产品产生白斑，失去光泽。如何改善水合金属氢氧化物的表面性能，是水合金属氢氧化物阻燃剂应用的关键(Liauw C M，Lees G C，Hurst S J，et al，Composites Part A，1998，1313-1318；陈晓浪，于杰，郭少云，高分子材料科学与工程，2006，22(5)：170-174；Riva A，Camino G，Fomperie L，et al，Polym Degrad Stab，2003，82：341-346；杜高翔，郑水林，李杨.中国塑料，2004，18(7)，76-79；Chen Xiaolang，YU Jie，Guo Shaoyun，J Appl Polym Sci，2006，1021)。
对水合金属氢氧化物进行表面改性，是自70年代以来无机阻燃剂研究与开发的课题之一。表面改性又称表面活化，是指为达到特定目的而采取的、使任何固体表面性质发生物理和/或化学变化的各种措施。利用表面活性的有机官能团等与无机粒子进行化学吸附或化学反应，从而使表面活性剂覆盖于粒子表面，是目前最主要的表面改性方法。氢氧化镁阻燃剂常用的表面改性剂是偶联剂和阴离子表面活性剂。由于氢氧化镁粉体表面带有正电荷，可以利用阴离子表面活性剂中的亲水基和亲油基分别与氢氧化镁和聚合物材料发生相互作用，发生化学反应或物理吸附，加强了两者之间的有机联系，提高了氢氧化镁在聚合物材料中的相容性和分散性，从而改善材料的力学性能(王正洲，瞿保钧，表面处理剂在氢氧化镁阻燃聚乙烯体系中的应用[J].功能高分子学报，2001，14(1)：45.48)。
另外，使用偶联剂对氢氧化镁进行表面活化也是最常用的一种方法。常用的偶联剂有硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂两大类。例如，日本公开特许昭51-140946介绍了用硅烷偶联剂与硬腊酸钙、油酸镁的混合物对氢氧化镁进行表面处理的方法；昭58一L09546介绍了用钛酸酯偶联剂对氢氧化镁进行处理，并应用于聚丙烯的技术。美国专利4,207,226比较了用多种钛酸酯偶联剂对氢氧化镁处理时粘度的不同以及应用于聚苯乙烯的效果。研究表明(Hornsby PR，Watson C L，J Mater Sci，1995，30：5347-5355)，用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂表面处理的氢氧化镁填充聚丙烯材料，其弯曲模量分别比未改性时提高了100％和70％。
上述的这些处理方法都各有特点，但遗憾的是，现有的各种商业化表面处理剂，就改性效果而言，应用效果并不十分理想。
因而，针对水合金属氢氧化物，有必要开发一种表面经过适当处理的无卤阻燃剂组合物，该无卤阻燃剂组合物能够在聚合材料中均匀分散。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的无卤阻燃剂组合物以及采用这种无卤阻燃剂组合物的聚合材料。
为了实现上述的发明目的，一方面，本发明提供了一种无卤阻燃剂组合物，该无卤阻燃剂组合物包含水合金属氢氧化物和表面处理剂，其中，该表面处理剂包含至少一种具有如式I所示结构通式的多中心表面处理剂：
通式I
通式I中，R1，R2代表C2-C8的烃基；M1代表金属酸酯基焦磷酸根的中心金属原子；x代表金属酸酯基焦磷酸根中烷氧基的数量，其为1-4的整数；y代表金属酸酯基焦磷酸根的种类数，其为1-2的整数；
Re代表轻稀土元素；M2代表氧或有机配体，其中，所述的有机配体选自于C1～C20的饱和和/或不饱和的一元或多元脂肪酸、多元脂肪酸单酯和/或多元醇脂肪酸酯。
在上述的无卤阻燃剂组合物中，中心金属原子M1优选为钛、铝或锆；有机配体优选选自于硬脂酸、油酸、月桂酸、丁二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、二乙基己酸、富马酸、辛基马来酸、环氧油酸、氨基酸、水杨酸、丁二酸单酯、己二酸单酯、庚二酸单酯、癸二酸单酯、季戊四醇酯或其混合物。
在本发明的无卤阻燃剂组合物中，轻稀土元素优选为为镧、铈、镨、钕、钷、钐和/或铕，更优选为镧、铈、镨和/或钕。
在本发明的无卤阻燃剂组合物中，金属氢氧化物优选是带有结晶水的水合金属氢氧化物，更优选是水合氢氧化镁和/或水合氢氧化铝；其中，水合金属氢氧化物优选是水镁石矿获得的氢氧化镁、人工化学合成法获得的氢氧化镁、氢氧化铝、和/或水滑石。
优选地，金属氢氧化物是超细的Al(OH)3和Mg(OH)2。
进一步地，在本发明的无卤阻燃剂组合物中，其表面处理剂可以进一步含有至少一种选自于如下一组的协同表面处理剂：甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、氨丙基甲基二乙氧基硅烷偶联剂、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钠和硬脂酸钙。
一般地，在本发明的无卤阻燃剂组合物中，金属氢氧化物和表面处理剂的重量百分比为：
金属氢氧化物 86-99.99％
表面处理剂 0.01-14％
根据金属氢氧化物(例如水合金属氢氧化物)和表面处理剂的不同，本发明的无卤阻燃剂组合物中金属氢氧化物和表面处理剂的含量可以不同。优选地，在本发明的无卤阻燃剂组合物中，金属氢氧化物和表面处理剂的重量百分比为：
金属氢氧化物 94-99.95％
表面处理剂 0.05-6％
更优选地，在本发明的无卤阻燃剂组合物中，金属氢氧化物和表面处理剂的重量百分比为：
金属氢氧化物 94-99.90％
表面处理剂 0.10-6％
最优选地，在本发明的无卤阻燃剂组合物中，金属氢氧化物和表面处理剂的重量百分比为：
金属氢氧化物 95-99.70％
表面处理剂 0.30-5％
在本发明的无卤阻燃剂组合物中，其所采用的多中心表面处理剂优选是由10-85％金属酸酯基焦磷酸、0.1-80％轻稀土氧化物、0.1-80％轻稀土有机配合物(重量百分比)通过熔融反应、脱水反应而制得的。熔融反应一般在60～150℃的温度范围内进行的，优选在70～140℃、更优选在80～130℃的温度范围内进行。熔融反应的反应时间可控制在30～300min之间，具体时间视反应条件等因素而定。
在制备多中心表面处理剂的过程中，金属酸酯基焦磷酸脱水后可以形成如下结构的金属酸酯基焦磷酸根：
其中，R1，R2代表C2-C8的烃基，M1代表金属酸酯基焦磷酸根的中心原子的种类，可为钛、铝、锆等金属元素。金属酸酯基焦磷酸的具体例子可以是异丁基钛酸酯基三(二异辛氧基)焦磷酸和异丙氧基铝酸酯基二(二异辛氧基)焦磷酸等。
在本发明中，以轻稀土元素为基的多中心表面处理剂通式I的左半部分(虚框所示)可以视为金属酸酯基焦磷酸脱水形成的金属酸酯基焦磷酸根。其中，当M1为Ti时x取3，当M1为A1时x取2；当金属酸酯基焦磷酸根为单一金属酸酯基焦磷酸根时y取1，当金属酸酯基焦磷酸根为两种金属酸酯基焦磷酸根时y取2。例如，当金属酸酯基焦磷酸根为单一的钛或铝酸酯基焦磷酸根时y取1，当金属酸酯基焦磷酸根为钛、铝酸酯基焦磷酸根混合时y取2。
另一方面，本发明还提供了一种含有上述的无卤阻燃剂组合物的聚合物复合材料，其中，该聚合物复合材料含有如下重量百分含量的组份：
聚合物 20-98.99％
金属氢氧化物 1-79.99％
表面处理剂 0.01-10％
上述的聚合物复合材料中，聚合物优选为聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯等。当然，该聚合物复合材料中还可以含有其它类型的助剂和/或添加剂，如润滑剂等。
视所需阻燃程度的不同，在有关聚合物基质中无卤阻燃剂组合物的含量可以是变化的，一般为5-90％重量，较好的为20-70％。优选地，本发明的聚合物复合材料含有如下重量百分含量的组份：
聚合物 29-90.00％
金属氢氧化物 5-70％
表面处理剂 0.10-5％
更优选地，本发明的聚合物复合材料含有如下重量百分含量的组份：
聚合物 40-90.00％
金属氢氧化物 9-59％
表面处理剂 0.30-3％
上述的聚合物复合材料中，聚合物可以是一种或一种以上的选自于一组聚烯烃的物质：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯。
上述的聚合物复合材料可按照常用的方法可将无卤阻燃剂组合物和所需的聚合物加工成配混料。例如，可以利用单或双螺杆混合机、密炼机、FCM(法瑞尔连续混合机)之类的市售混合设备作为配混设备。
本发明的无卤阻燃剂组合物适用于可制造阻燃设备的聚合物，特别适用于聚乙烯及其共聚物、聚丙烯及其共聚物之类的热塑聚烯烃和热塑弹性体。
在本发明的无卤阻燃剂组合物中，氢氧化铝类的无卤阻燃剂组合物一般可添加到可在高达180℃温度下加工的聚合物中。这类聚合物的合适例子尤其是EVA及其共聚物、聚乙烯及其共聚物或橡胶混合物之类的热塑聚烯烃。
与此相反，氢氧化镁类的本发明的无卤阻燃剂组合物一般添加到可在高温范围(180-300℃)内加工的聚合物中，特别是聚丙烯之类的热塑聚烯烃或热塑弹性体中。
在本发明中，可以将多中心的稀土表面处理剂如广东炜林纳功能材料有限公司生产的WOT在超高速混合器中与水合金属氢氧化物进行干法表面处理；或者，可以将多中心的稀土表面处理剂、水合金属氢氧化物以及至少一种选自饱和脂肪酸，饱和脂肪酸盐协同进行干法表面处理。
本发明的无卤阻燃剂组合物能够克服水合金属氢氧化物与聚合材料如聚烯烃之间的相容性问题，因为无卤阻燃剂组合物中的多中心表面处理剂利用稀土元素独特的外电子层结构，与水合金属氢氧化物表面的羟基发生物理或化学作用，提升了天然水合金属氢氧化物如水镁石的综合阻燃效果。而且，其可以全面或部分替代人工合成的水合金属氢氧化物，从而可以降低无卤阻燃聚合材料的成本，提高性价比，同时具有优良的阻燃性能、物理力学性能和加工性能。
下面结合实施例，对本发明的技术方案及效果作进一步的描述。但是，所使用的具体方法、配方和说明并不是对本发明的限制。未经特别指出，下面实施例中百分比为重量百分比。
具体实施方式
实施例1
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入2％的稀土表面处理剂WOT(广东炜林纳功能材料有限公司生产)，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁。将稀土处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例2
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入2％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁。将稀土处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比50/50在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例3
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入2％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁。将稀土处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比40/60在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例4
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入1％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌10分钟，之后加入2％硬脂酸，继续搅拌10分钟，即得活化氢氧化镁。将复合表面处理剂处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例5
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入2％硬脂酸，提高转速至3000转，继续搅拌10分钟，之后加入1％的稀土表面处理剂WOT，继续搅拌10分钟，即得活化氢氧化镁。将复合表面处理剂处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例6
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入1％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌10分钟，之后加入1％油酸纳，继续搅拌10分钟，即得活化氢氧化镁。将复合表面处理剂处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例7
将70％氢氧化镁粉末和30％氢氧化铝粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入2％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁、氢氧化铝复合粉体。将表面处理剂处理的氢氧化镁、氢氧化铝粉体与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例8
将50％氢氧化镁粉末和50％氢氧化铝粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入2％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁氢氧化铝复合粉体。将表面处理剂处理的氢氧化镁和氢氧化铝粉体与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例9
将水滑石粉末在120℃鼓风干燥4h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入2％硬脂酸，提高转速至3000转，继续搅拌10分钟，之后加入1％的稀土表面处理剂WOT，继续搅拌10分钟，即得活化水滑石。将复合表面处理剂处理的水滑石与聚丙烯以重量比50/50在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
对比例1
为了对比，将纯聚丙烯在双螺杆挤出机上熔融共混造粒。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
对比例2
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后将干燥的氢氧化镁与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
对比例3
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后将干燥的氢氧化镁与聚丙烯以重量比50/50在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
对比例4
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后将干燥的氢氧化镁与聚丙烯以重量比40/60在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
对比例5
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后将浓度为37.5wt％的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的含水和冰醋酸的丙酮溶液喷涂于氢氧化镁粉体表面，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁。将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比60/40在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。造粒干燥后，将所得粒料在注塑机上制备国家标准力学性能测试样条，注塑机各段温度分别为220、230、230、210、190℃。所得样条的力学性能如表1所示。将所得粒料在230℃下用熔融指数测定仪进行熔融指数测试。所得数据如表1所示。
实施例10
将氢氧化镁粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入0.2％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁。将稀土处理的氢氧化镁与聚丙烯以重量比70/30在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。
实施例11
将50％氢氧化镁粉末和50％氢氧化铝粉末在120℃鼓风干燥6h，然后倒入温度和搅拌速度可控的高混机中搅拌，设置温度为100℃，搅拌速度为1200rpm，然后加入8％的稀土表面处理剂WOT，提高转速至3000转，继续搅拌20分钟，即得活化氢氧化镁氢氧化铝复合粉体。将表面处理剂处理的氢氧化镁和氢氧化铝粉体与聚丙烯以重量比15/85在双螺杆挤出机上熔融共混以制备无卤阻燃复合材料。挤出机各段的温度分别为170、176、192、196、202、202、196℃，螺杆转速为200rpm。
表1
| 性能 | 缺口冲击强度(kJ/m2) | 拉伸强度(MPa) | 弯曲强度(MPa) | 弯曲模量(MPa) | 氧指数 | 熔融指数(g/10min) |
| 实施例1 | 6.0 | 23.6 | 38.1 | 3959 | 34 | 1.0 |
| 实施例2 | 7.0 | 25.3 | 40.0 | 3474 | 29 | 1.3 |
| 实施例3 | 7.8 | 26.7 | 42.1 | 3032 | 28 | 1.3 |
| 实施例4 | 9.9 | 20.5 | 36.8 | 4177 | 35 | 1.6 |
| 实施例5 | 10.0 | 20.3 | 36.3 | 4211 | 35 | 1.8 |
| 实施例6 | 9.1 | 21.9 | 37.1 | 4280 | 35 | 1.7 |
| 实施例7 | 5.0 | 20.8 | 32.8 | 3771 | 34 | 1.7 |
| 实施例8 | 8.1 | 19.3 | 32.4 | 3613 | 35 | 1.8 |
| 实施例9 | 6.6 | 27.6 | 41.2 | 3256 | 31 | 1.8 |
| 对比例1 | 6.8 | 32.5 | 28.7 | 1217 | 18 | 1.2 |
| 对比例2 | 3.7 | 28.5 | 42.1 | 3870 | 33 | - |
| 对比例3 | 4.5 | 29.5 | 45.1 | 3834 | 29 | 0.2 |
| 对比例4 | 6.3 | 31.1 | 42.4 | 2128 | 27 | 0.6 |
| 对比例5 | 3.6 | 244 | 36.6 | 4001 | 33 | 0.9 |
注：对比例2黏度太大，用熔融指数仪无法测出熔融指数。
Claims (10)
1、一种无卤阻燃剂组合物，该无卤阻燃剂组合物包含金属氢氧化物和表面处理剂，其中，所述的表面处理剂包含至少一种具有如下结构通式的多中心表面处理剂：
式中，R1，R2代表C2-C8的烃基；M1代表金属酸酯基焦磷酸根的中心金属原子；x代表金属酸酯基焦磷酸根中烷氧基的数量，其为1-4的整数；y代表金属酸酯基焦磷酸根的种类数，其为1-2的整数；
Re代表轻稀土元素；M2代表氧或有机配体，其中，所述的有机配体选自于C1～C20的饱和和/或不饱和的一元或多元脂肪酸、多元脂肪酸单酯和/或多元醇脂肪酸酯。
2、如权利要求1所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述的中心金属原子M1为钛、铝或锆。
3、如权利要求1所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述的有机配体选自于硬脂酸、油酸、月桂酸、丁二酸、己二酸、庚二酸、癸二酸、二乙基己酸、富马酸、辛基马来酸、环氧油酸、氨基酸、水杨酸、丁二酸单酯、己二酸单酯、庚二酸单酯、癸二酸单酯、季戊四醇酯或其混合物。
4、如权利要求1所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述的轻稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐和/或铕，优选为镧、铈、镨和/或钕。
5、如权利要求1所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述的水合金属氢氧化物是水合金属氢氧化物，优选为水合氢氧化镁和/或水合氢氧化铝。
6、如权利要求5所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述的水合金属氢氧化物是水镁石矿获得的氢氧化镁、人工化学合成法获得的氢氧化镁、氢氧化铝、和/或水滑石。
7、如权利要求1所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述的表面处理剂进一步至少含有一种选自于如下一组的协同表面处理剂：甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、氨丙基甲基二乙氧基硅烷偶联剂、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钠和硬脂酸钙。
8、如权利要求1-7之一所述的无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述的水合金属氢氧化物和所述的表面处理剂的重量百分比为：
金属氢氧化物 86-99.99％
表面处理剂 0.01-14％。
9、一种含有如权利要求1-8之一所述的无卤阻燃剂组合物的聚合物复合材料，其特征在于，所述的聚合物复合材料含有如下重量百分含量的组份：
聚合物 20-98.99％
金属氢氧化物 1-79.99％
表面处理剂 0.01-10％。
10、如权利要求9所述的聚合物复合材料，其特征在于：所述的聚合物是一种或一种以上的选自于一组聚烯烃的物质：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、均聚聚丙烯和共聚聚丙烯。
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