CN101765629B

CN101765629B - 无卤素的阻燃剂

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Publication number: CN101765629B
Application number: CN200880100517.0A
Authority: CN
Inventors: T·富特尔; H·-D·内格勒; V·M·菲布拉; S·门格尔
Original assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Current assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Priority date: 2007-07-28
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: JP5425774B2; US20100298474A1; HK1144294A1; PL2074166T3; US20100227952A1; WO2009016129A1; ATE463531T1; JP2010534756A; CN101772537A; DE502008000529D1; CN101772537B; RU2010107372A; KR20100040313A; CN101765629A; ATE458782T1; JP2010534757A; DE102007035417A1; EP2057220A1; ES2342447T3; DE502008000402D1

Abstract

用于加入聚合物基质的无卤素阻燃剂，其中所述阻燃剂至少包含多磷酸铵和/或其衍生物，低聚或聚合的1，3，5-三嗪衍生物或其中几种的混合物，以及至少一种选自以下的化合物：磷酸二氢锌、硼酸锌、磷酸三锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、羟基锡酸锌、锡酸锌、磷酸硼、磷酸二氢铝、磷酸三铝、偏磷酸铝或其混合物、预缩合蜜胺衍生物、蜜胺盐和加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、异氰脲酸1，3，5-三羟乙酯、异氰脲酸1，3，5-三缩水甘油酯、异氰脲酸三烯丙酯。

Description

无卤素的阻燃剂

技术领域

本发明涉及用来加入聚合物基质的无卤素阻燃剂和包含本发明阻燃剂的聚合物，特别是热塑性弹性体。

背景技术

包括热塑性弹性体在内的热塑性聚合物用于许多领域，例如电学和电子学领域、建造领域、建筑领域、汽车制造领域和公共运输工具领域。它们具有有利的机械性质和良好的可加工性及化学稳定性。一种可能使这种聚合物耐火的方法是加入含有三氧化锑的含卤素阻燃剂。另一种可能的方法是与具有协同活性的物质如碳源以及发泡剂一起加入无卤素物质，如金属氢氧化物，有机或无机磷酸盐或膦酸盐，例如多磷酸铵。

无卤素的阻燃剂受到越来越高的重视，因为与包含氯化或溴化有机化合物的阻燃剂相比，它们在着火时产生的烟更少，而且通常被归入环保型产品。在阻火物质中，磷酸、焦磷酸和多磷酸的衍生物主要用于无卤素阻燃剂。前述物质的铵和蜜胺衍生物以及磷酸哌嗪和磷酸乙二胺具有以下性质：当将其加入模塑组合物时，它们在高温下将膨胀成体积变大的保护层，从而起到对抗热源的绝热层的作用。这种性能通过具有协同活性的物质可进一步强化。与含卤素阻燃剂的作用模式不同，无卤素阻燃剂胀开(也就是所谓的膨胀)时，不会产生大量的烟。

在聚烯烃中使用前述阻燃剂往往无法提供充分的保护，而且必须加入具有协同活性的物质如碳源以及发泡剂。为保证此种阻燃剂组合物充分有效，必须在聚合物中加入很高比例的阻燃剂，但这会特别导致改变聚合物的机械和电学性质。

原来特别有效的阻燃剂包括多磷酸铵与胺的混合物，例如与蜜胺化合物和/或季戊四醇的混合物。其他为人熟知的膨胀型混合物基于多磷酸铵与THEIC(1，3，5-三羟乙基异氰脲酸)的组合。

然而，这些混合物的缺陷在于，即使将它们加入聚合物之后，它们也表现出很高的水溶性，所以它们会部分溶出，结果其效力无法实现。而且，它们的分解温度低，所以在由受其保护的聚合物模制塑料制品时，阻燃添加剂已经在一定程度上发生分解。此外，虽然这些混合物的效果得到改进，但它们必须以高浓度用于聚合物中，这导致聚合物的可加工性和柔韧性下降。

发明目的

基于上述背景，本发明的目的是提供一种无卤素的阻燃剂，它与现有技术相比具有改进的阻燃作用，可以较小浓度用于聚合物材料但同时具有良好的阻燃作用，具有低水溶性，与已知阻燃剂相比仅在较高温度、优选高于聚合物的加工温度时分解。本发明的另一个目的是提供一种聚合物材料，特别是具有热塑性和弹性的聚合物材料，所述材料具有良好的材料性质、良好的阻燃性，同时具有良好的耐水性。

发明内容

根据本发明，通过至少包含以下组分A、B和C以及任选组分D的无卤素阻燃剂解决了前述问题：

A：多磷酸铵和/或其衍生物

B：具有以下通式的1，3，5-三嗪的低聚或聚合衍生物或其中几种的混合物

其中：

X是吗啉残基、哌啶残基或由哌嗪衍生的基团，

Y是由哌嗪衍生的二价基团，

N是大于1的整数，

C：选自以下的化合物：磷酸二氢锌、硼酸锌、磷酸三锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、羟基锡酸锌(zinc hydroxystannate)、锡酸锌、磷酸硼、磷酸二氢铝、磷酸三铝、偏磷酸铝、或它们的其混合物，

D：预缩合的蜜胺衍生物、蜜胺盐和加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、异氰脲酸1，3，5-三羟乙酯、异氰脲酸1，3，5-三缩水甘油酯、异氰脲酸三烯丙酯，

其中组分A与组分B的重量比为10∶1至1∶1，组分A与组分B一起占组分A、B、C和D的总重量的60重量％-99重量％，组分C和D一起占所述总重量的1重量％-40重量％。

此外，通过包含5重量％-60重量％、优选10重量％-40重量％的本发明阻燃剂的聚合物、特别是热塑性弹性体也解决了前述问题。

组分A既包括经涂布的、也包括未经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物。

本文中的术语“经涂布的多磷酸铵”包括既包括经简单涂布的多磷酸铵，也包括经涂布并交联的多磷酸铵。与未经涂布的多磷酸铵相比，此种涂层的效果在于，将阻燃剂加入聚合物后，它会提高热稳定性，降低水溶性，改善其与加阻燃剂的聚合物基质的相容性。组分A的涂布形式可通过涂布多磷酸铵或其衍生物的粉末或颗粒获得。

以粉末或颗粒形式将组分A加入阻燃剂，当着火时，它产生的烟显著少于无卤素阻燃剂产生的烟。

组分B是1，3，5-三嗪衍生物的低聚物或聚合物或者其中几种的混合物，它是一种与磷酸盐组合起来也具有阻燃作用的物质。组分B在强热作用下或在接触火焰时会分解，产生包括水、二氧化碳、氨和氮气在内的不可燃气体，形成含碳残余物。组分B在本发明的膨胀型混合物中用作碳源。

组分A与组分B的重量比为10∶1至1∶1时，可得到最佳阻燃作用。组分B的比例更低或更高都将降低阻燃剂的效力。就此而言，组分A与组分B的重量比优选为6∶1至2∶1，特别优选为5∶1至3∶1。此外，较佳的是，组分A与B加起来占组分A、B、C和D的总重量的85重量％-99重量％、特别优选90重量％-95重量％，而组分C与D加起来优选占所述总重量的1重量％-15重量％、特别优选5重量％-10重量％。

组分C包含的物质特别是盐，在本发明的阻燃剂中进一步减少烟的形成。结果，在着火过程中，由烟引起的毒性显著降低，同时阻燃剂的作用得到增强。此外，此组分使阻燃剂获得更高的效率，并改进了使用该阻燃剂的聚合物的机械性质。

组分D包含预缩合的蜜胺衍生物和/或蜜胺盐和加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、异氰脲酸1，3，5-三羟乙酯、异氰脲酸1，3，5-三缩水甘油酯、异氰脲酸三烯丙酯或它们的混合物。预缩合的蜜胺衍生物的例子有蜜勒胺(melem)、氰尿酰胺(melon)、蜜白胺(melam)、蜜胺氰脲酸、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、焦磷酸二(三聚氰胺)和多磷酸三聚氰胺。

组分D的化合物起发泡剂的作用。预缩合蜜胺衍生物和/或蜜胺盐和加合物如此稳定，在对含阻燃剂的塑料加工时，没有缩合反应或分解反应发生，结果塑料的可加工性大为改善。同时，保持了阻燃的作用。

组分D的化合物的分解温度与多磷酸铵的分解温度相当或比后者更高，从而增强了多磷酸铵或其衍生物的功效。当用于塑料时，其稳定性、可加工性和机械强度均得到保持。

在本发明的组合物中，本发明阻燃剂的所述组分还有助于改善使用该阻燃剂的聚合物的机械性质。

本发明阻燃剂的另一个优点在于，与常规阻燃剂相比，它可以较少的用量产生相同或更好的作用，结果还降低了经此处理的塑料的成本，而其机械性质所受影响或损害也没有那么大。在薄膜塑料例如HDPE(高密度聚乙烯)中即使浓度小于30％，本发明阻燃剂也发挥了非常好的阻燃作用。若在聚丙烯(PP)中使用本发明的阻燃剂，阻燃剂在该塑料中的浓度低于25％、甚至低于20％也足以获得良好的阻燃作用，而其可加工性也不受损。

较佳的是，组分A属于或包含经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物。组分A的涂层不仅显著降低水溶性，而且提高了多磷酸铵的热稳定性，降低了多磷酸铵与阻燃剂其他组分的反应活性，提高了它与使用阻燃剂的聚合物的相容性。

根据一个实施方式，本发明阻燃剂中的组分A选自晶体形式I、II或III或其组合的经涂布多磷酸铵。

特别优选的是，组分A包含晶体形式II的经涂布和/或未经涂布的多磷酸铵，该晶体形式与其他晶体形式相比几乎不溶于水。这是一种粉状物，在具有良好阻燃作用的同时，甚至在无涂层时也具有低水溶性。使用晶体形式II的经涂布多磷酸铵的优点在于，它具有更高的热稳定性，与聚合物的相容性也更高，因此阻燃剂在聚合物中的分散得到改善，聚合物的加工制程(processing profile)得到改进，防火效率更高。

在此较佳的是，用蜜胺、蜜胺树脂、蜜胺衍生物、硅烷、硅氧烷或聚苯乙烯涂布的多磷酸铵和/或其衍生物。多磷酸铵和/或其衍生物的微粒与涂料之间形成离子键，在此期间，与多磷酸铵结合的氨被该涂料取代。此键非常稳定，因此在加工塑料的过程中，涂料很稳定。

涂布蜜胺的多磷酸铵可在高于250℃的温度下形成。在此，反应时间经过设计，使任何过量的蜜胺在该过程中完全与多磷酸铵表面反应，取代氨，并结合得更好。

同样优选的是用蜜胺、蜜胺树脂、蜜胺衍生物、硅烷、硅氧烷或聚苯乙烯涂布多磷酸铵和/或其衍生物，然后使之交联。蜜胺涂料的交联可进一步降低多磷酸铵的水溶性，交联通常用甲醛进行。该过程是本领域的技术人员所熟知的。

较佳的是，基于经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物的总重量，多磷酸铵和/或其衍生物的涂料的含量为0.1重量％-20重量％，优选1重量％-10重量％。当多磷酸铵与涂料具有这样的比例时，可确保多磷酸铵发挥最佳保护作用，还能使多磷酸铵与要使用该阻燃剂的聚合物之间获得最佳结合。与此同时，在此比例下，涂料不至于过量存在，导致与多磷酸铵结合不那么强的游离涂料发生脱落现象。

特别优选的是，多磷酸铵或其衍生物的经涂布粒子包括涂层在内的平均粒径D50为5μm至30μm，特别是5μm至20μm，特别优选在7μm至18μm。更大的粒子无法均匀分散在聚合物中，结果在某些情况下可能对其性质造成不利影响。更小的粒子同样不是那么优选的，因为它们难以计量。

在经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物中，作为涂布的粒子的核心的多磷酸铵和/或其衍生物粒子的平均粒径D50优选约为7μm。由此还可特别达到以下目的：与原来已知的阻燃剂相比，本发明阻燃剂显示更高的分解温度，因而具有非常高的温度稳定性。

作为组分B，优选使用低聚或聚合的1，3，5-三嗪衍生物，其中n是2-50、特别优选2-30、尤其优选3-9的整数。在生产这种低聚物或聚合物时，通常形成不同链长的产物的混合物。也可采用在聚合过程中产生的这种混合物，所用低聚物和聚合物中超过70％、优选超过80％、特别优选超过90％的链长为n＝2-50，优选n＝2-30，特别优选n＝3-9。这里既可使用杂聚物，也可使用均聚物。

作为组分B的优选1，3，5-三嗪衍生物的单体有2-亚哌嗪基-4-吗啉基-1，3，5-三嗪和2-亚哌嗪基-4-哌啶基-1，3，5-三嗪。也可使用前述物质的混合低聚物或聚合物。所述聚合物或低聚物与经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物的协同效应会对提高阻燃剂的效率有特别的作用。

组分C可进一步提高阻燃剂效力、特别是可使阻燃剂的加入量较少，作为组分C中的化合物是金属盐，选自磷酸二氢锌Zn(H₂PO₄)₂、硼酸锌、磷酸三锌Zn₃(PO₄)₂、焦磷酸锌Zn₂P₂O₇、具有通式oZnO pP₂O₃ qH₂O的多磷酸锌(其中o和p为1-7，q为0-7)、羟基锡酸锌ZnSn(OH)₆、锡酸锌ZnSnO₃、磷酸硼BPO₄、磷酸二氢铝Al(H₂PO₄)₃、磷酸三铝AlPO₄、偏磷酸铝[Al(PO₃)₃]_n、八钼酸铵(AOM)及其混合物。发明人惊讶地发现，加入这些盐后，由于与组分A和B发生相互作用，阻燃剂获得突出的作用，即使在聚合物中加少量阻燃剂，也能使其阻火类别可归入最高类别。

在组分D的预缩合蜜胺衍生物、蜜胺盐和蜜胺加合物中，蜜勒胺、氰尿酰胺、蜜白胺是优选的。组分D的进一步优选的化合物有蜜胺氰脲酸、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、焦磷酸二(三聚氰胺)和多磷酸三聚氰胺。加入这些物质可进一步改进阻燃剂，少量的这些物质还可起发泡剂的作用。

本发明还包括聚合物材料，特别是热塑性弹性体，它优选包含5重量％-60重量％、特别优选10重量％-40重量％的本发明阻燃剂。即使膜厚度小至例如仅0.8mm，这种阻火聚合物也能达到最高防火要求，即便高度易燃的塑料如PP或HDPE及其他易燃共聚物也是如此。与此同时，相比于用已知阻燃剂处理的塑料，用本发明阻燃剂处理过的塑料改进了柔韧性和可加工性。

优选的聚合物材料选自经填充和未经填充的聚烯烃、乙烯基聚合物、烯烃共聚物、烯烃基热塑性弹性体(TPO)、交联的烯烃基热塑性弹性体、聚氨酯(TPU)、聚酯和共聚酯(TPC)、苯乙烯嵌段共聚物(TPS)和聚酰胺及共聚酰胺(TPA)。特别地，当本发明的阻燃剂与烯烃基热塑性弹性体、交联的烯烃基热塑性弹性体和苯乙烯嵌段共聚物一起使用时，塑料的机械性质、特别是其耐磨性受到有利影响。因此，经这种阻燃剂处理的热塑性弹性体可特别用作线缆中的PVC的替代品、配线系统、电缆套管和废水系统管道。特别优选的是，本发明所述热塑性弹性体选自苯乙烯嵌段共聚物(TPS)，较佳的是选自苯乙烯嵌段共聚物SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、SEPS(苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯)、SEEPS(苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯)和MBS(甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯)。

热塑性弹性体、特别是苯乙烯嵌段共聚物是较易燃的，通常比许多其他类型的聚合物等更易燃，因为它们包含高比例的助燃油。因此，特别让人感到惊奇的是，按照本发明，利用本发明的阻燃剂，热塑性弹性体居然能够阻燃，可以获得有效的阻燃性。诚然，要获得良好的阻燃作用，聚合物基质中所需的阻燃剂比例通常比其他类型的聚合物中所需比例高一些，但对于许多类型的热塑性弹性体，这种较高比例的阻燃剂也不会对机械性质和其他性质产生明显的负面影响。

此外，除本发明阻燃剂外，聚合物材料还优选包含其他填料，所述填充剂选自碳酸钙、硅酸盐(如滑石、粘土或云母)、氧化硅、硫酸钙和硫酸钡、氢氧化铝、玻璃纤维、玻璃珠以及木粉、纤维素粉、烟炱和石墨。这些填料可赋予塑料其他所需性质。特别地，塑料的价格可因此降低，并且塑料可着色，或者可通过例如用玻璃纤维增强来改善塑料的所需机械性质。

在本发明的又一个实施方式中，无卤素阻燃剂中组分B的氯含量＜1重量％，优选＜0.8重量％。与现有技术相比，这是特别有利的，因为已知的阻燃剂以无机和有机结合氯的形式带入大量的氯，这是不利的。

在本发明的又一个实施方式中，聚合物材料中的总氯含量＜1500重量ppm，优选＜900重量ppm。与现有技术相比，这是特别有利的，因为已知的阻燃剂以无机和有机结合氯的形式带入大量的氯，这是不利的。在本发明中，术语“无卤素”允许在前述最大量值内的低氯杂质含量。然而，为了避免卤素的负面影响，氯或卤素一般应保持在较低水平。

在本发明的又一个实施方式中，无卤阻燃剂中包含0.01重量％-10重量％、优选0.1重量％-5.0重量％的分散助剂，所述分散助剂优选选自脂肪酸酰胺，包括脂肪酸单酰胺、脂肪酸二酰胺和脂肪酸链烷醇酰胺如油酰胺和芥酸酰胺；选自脂肪酸酯，包括甘油酯和蜡酯；选自C16-C18脂肪酸；选自脂肪酸醇，包括鲸蜡基和硬脂基脂肪酸醇；选自天然和合成的蜡、聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡；以及选自金属硬脂酸盐，优选Ca、Zn、Mg、Ba、Al、Cd和Pb的硬脂酸盐。加入上述分散助剂可改善阻燃剂的可计量性、聚合物材料的可挤出性以及阻燃剂在聚合物基质中的均匀分散性。

在本发明的又一个实施方式中，无卤素阻燃剂中的游离水含量(含湿量)＜0.6重量％，优选＜0.4重量％。低水含量也可改善阻燃剂的可计量性、聚合物材料的可挤出性以及阻燃剂在聚合物基质中的均匀分散性。

实施例

下面举出一些实施例，包括本发明的聚合物和非本发明的聚合物，以及其中使用的阻燃剂。

在实施例中，各项测试所用的测试件是在Brabender塑料捏合机中制备的。为此，首先在搅拌下熔化未加阻燃剂的聚合物，然后以混合物形式向熔体中一步加入组分A、B、C和/或D，或者依次加入这些组分。在经历10-15分钟的匀化阶段之后，取出塑料，利用可加热的压机将将其压制成厚度为0.8mm和1.6mm的板。用锯将压制的板割成合适的测试件，进行下文所述的测试。

表1列出了各测试件或比较测试件的组成。所用三嗪衍生物是2-亚哌嗪基-4-吗啉基-1，3，5-三嗪。此外，采用未经涂布的多磷酸铵(FR CROS C40)、涂布蜜胺的多磷酸铵(FR CROS C40)或涂布蜜胺并交联的多磷酸铵(FRCROS 498)[制造商均为德国布登海姆化学工厂(Chemische FabrikBudenheim)]。采用Budit 3141[制造商为德国布登海姆伊比利亚公司(Budenheim Iberica)]或Melapur 200(制造商为CIBA)作为多磷酸三聚氰胺。所用的磷酸铝为Fabutit(制造商为布登海姆化学工厂)，蜜胺氰脲酸以商品名Budit 315购自布登海姆伊比利亚公司。缩写HDPE是指高密度聚乙烯，PP是指聚丙烯。

仅用数字标记而不带V的实施例是本发明的实施例，用V和数字标记的实施例是非本发明的比较例。

UL94垂直测试

为进行UL94垂直测试(下文记作UL94V)，以5个厚度各为1.6mm或0.8mm的测试件为一组，以其一端夹在垂直位置。将本生灯火焰放置在测试件自由端两次，保持10秒。然后，在每种情况下测量火焰熄灭时间或测试件发光时间。与此同时，注意记录测试件的着火滴落物是否能引燃位于其下方的棉花。所得结果列于表2。

在各种情况下，“TBT”指5个测试件的总燃烧时间，单位为秒。

所述测试是根据保险商实验室(Underwriter Laboratories)的标准UL94V的说明书进行的。“UL 94”是指对测试件的阻火性分类。V0表示5个测试件的总燃烧时间小于50秒，且从测试件上滴下的发光或燃烧部分未引燃棉花。类别V2表示5个测试件的总燃烧时间小于250秒，但从测试件上滴下的发光或燃烧部分引燃了棉花。

LOI测试

在N₂/O₂混合气中，使样品在点燃后恰好能够继续燃烧的最低氧气浓度就是LOI值(限制氧气指数)。LOI值越高，样品的阻燃性越高。在此，LOI值超过30％是非常好的。要满足线缆工业所要求的标准，高LOI是特别重要的。

此项测试根据DIN EN ISO 4589第2部分进行。测试件的大小为1.25mmx3.0x6.5mm。

这些测试的结果也列于表2，各种情况下的LOI用百分数表示。

阻燃剂的分解温度测试

作为另一项测试，阻燃剂不加入聚合物中，而是单独对其加热，记录其发生分解时的温度。分解温度通常是指重量损失达2％时的温度。

这些测试通过热重分析法进行。为此，在每种情况下，将10mg阻燃剂放入坩埚，以10K/min的升温速率加热至超过350℃。在加热过程中，测量样品的重量变化。

这些测试的结果列于表3。

总共测试了14个本发明的不同组合物(实施例1-14)和4个比较组合物(实施例V1-V4)。

特别是对于膜厚度为0.8mm的测试件，与先前使用的类似阻燃剂相比，很明显本发明阻燃剂和包含本发明阻燃剂的聚合物获得了显著的改进。本发明的膜厚度为0.8mm的聚合物在UL 94测试中几乎全部达到最高阻火类别V0，而比较例却不是这样。

即使阻燃剂在塑料中的含量仅为20％，如实施例3和4中的情况，仍能在UL 94测试中达到类别V2。

特别地，由于在膜厚度很小且塑料中阻燃剂含量低于30％或低于25％的情况下也能达到最高阻火性类别，甚至在阻燃剂含量低于20％时仍能达到良好阻火性类别，所以也有可能以非常小的膜厚度，用本文所述的阻燃剂的组合对塑料、特别是热塑性聚烯烃和弹性体进行阻燃处理，由此为无卤素的膨胀型阻火剂开辟了新的可能的应用。这些应用包括线缆覆盖物、线缆输送管、板材、电子部件、电气和电子器件外壳等。此外，在生产这种材料时，有利的是，本发明阻燃剂在所用热塑性塑料中获得优异效果，结果由于阻燃剂含量低以及组分A和B与组分C和任选组分D之间的特殊相互作用，经此处理的聚合物的机械性质保持不变。本发明阻燃剂的另一个特征是产生的烟非常少。

实施例5、6、7和8特别表明，通过加入组分D，总燃烧时间稍有延长，然而另一方面，分解温度或氧气指数(LOI)类似地升高，也就是说，仅在更高的氧气浓度下，本发明的测试件或聚合物才能进一步燃烧。

在此，实施例5总体上仅含25％的阻燃剂，所示阻燃剂由76％的涂布蜜胺的多磷酸铵、16％的三嗪化合物以及各4％的焦磷酸锌和蜜胺氰脲酸组成。此组分具有特别平衡的性质，包括良好的阻燃作用、非常高的氧气指数，还有非常高的分解温度。

如实施例所示，加入组分D能使本发明阻燃剂的分解温度向上偏移。因此，根据应用，可通过加入或省去组分D来强化某个所需的性质。

本发明的所有阻燃剂或经本发明阻燃剂处理的聚合物以及本发明的聚合物，既具有非常短的燃烧时间，又具有非常高的氧气指数和非常高的分解温度。此外，聚合物可加工，因此有可能用本发明聚合物替代对环境有害的PVC。

Claims

1.一种用于加入聚合物基质的无卤素阻燃剂，其中所述阻燃剂至少包含以下组分A、B和C以及任选组分D：

A:多磷酸铵和/或其衍生物

B:具有以下通式的1,3,5-三嗪的低聚或聚合衍生物或其中几种的混合物

其中：

X是吗啉残基、哌啶残基或由哌嗪衍生的基团，

Y是由哌嗪衍生的二价基团，

n是大于1的整数，

C:焦磷酸锌，

D:预缩合的蜜胺衍生物、蜜胺盐和蜜胺加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、异氰脲酸1,3,5-三羟乙酯、异氰脲酸1,3,5-三缩水甘油酯、异氰脲酸三烯丙酯，

其中组分A与组分B的重量比为10:1至1:1，组分A与组分B一起占组分A、B、C和D的总重量的60重量％-99重量％，组分C和D一起占所述总重量的1重量％-40重量％。

2.如权利要求1所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，组分A属于或包含经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物。

3.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，组分A属于或包括经涂布和/或未经涂布的晶体形式II的多磷酸铵。

4.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，作为组分A的多磷酸铵和/或其衍生物是涂布有蜜胺、蜜胺树脂、蜜胺衍生物、硅烷、硅氧烷和/或聚苯乙烯的微粒，以及/或者涂布有蜜胺、蜜胺树脂、蜜胺衍生物、硅烷、硅氧烷或聚苯乙烯并交联的微粒。

5.如权利要求2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，以经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物的总重量为基准计，作为组分A的多磷酸铵和/或其衍生物的涂层的含量为0.1重量％-20重量％。

6.如权利要求2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，以经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物的总重量为基准计，作为组分A的多磷酸铵和/或其衍生物的涂层的含量为1重量％-10重量％。

7.如权利要求2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，作为组分A的经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物包括涂层在内其平均粒径D50为5μm至30μm。

8.如权利要求2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，作为组分A的经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物包括涂层在内其平均粒径D50为5μm至20μm。

9.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，组分B的化合物中，n是2-50的整数。

10.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，作为组分B的低聚或聚合1,3,5-三嗪衍生物选自2-亚哌嗪基-4-吗啉基-1,3,5-三嗪和2-亚哌嗪基-4-哌啶基-1,3,5-三嗪的低聚物和聚合物，以及所述低聚或聚合1,3,5-三嗪衍生物的混合物。

11.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，组分D选自以下：蜜勒胺、氰尿酰胺、蜜白胺、蜜胺氰脲酸、硼酸三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、焦磷酸二(三聚氰胺)和多磷酸三聚氰胺。

12.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，组分B的氯含量<1重量％。

13.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，组分B的氯含量<0.8重量％。

14.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，它还包含0.01重量％-10重量％的分散助剂。

15.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，它还包含0.1重量％-5.0重量％的分散助剂。

16.如权利要求14所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，所述分散助剂选自脂肪酸酰胺；选自脂肪酸酯；选自C16-C18脂肪酸；选自脂肪醇；选自天然和合成的蜡、聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡；以及选自金属硬脂酸盐。

17.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，它的游离水含量即含湿量<0.6重量％。

18.如权利要求1或2所述的无卤素阻燃剂，其特征在于，它的游离水含量即含湿量<0.4重量％。

19.聚合物材料，它包含5重量％-60重量％的前述权利要求中任一项所述的阻燃剂。

20.如权利要求19所述的聚合物材料，它是热塑性弹性体。

21.如权利要求19或20所述的聚合物材料，它包含10重量％-40重量％的阻燃剂。

22.如权利要求19或20所述的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料选自经填充和未经填充的聚烯烃、乙烯基聚合物、烯烃基热塑性弹性体、交联的烯烃基热塑性弹性体、聚氨酯、聚酯和共聚酯、苯乙烯嵌段共聚物和聚酰胺及共聚酰胺。

23.如权利要求19或20所述的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料是热塑性弹性体，选自苯乙烯嵌段共聚物。

24.如权利要求23所述的聚合物材料，其特征在于，所述苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯嵌段共聚物苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯和甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯。

25.如权利要求19或20所述的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料包含填料。

26.如权利要求25所述的聚合物材料，其特征在于，所述填料选自碳酸钙、硅酸盐、滑石、粘土、云母、氧化硅、硫酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、玻璃纤维、玻璃珠、木粉、纤维素粉、烟炱和石墨。

27.如权利要求19或20所述的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料是烯烃共聚物。