CN102924752A

CN102924752A - 一种可使聚丙烯阻燃级别达到v2级的阻燃剂的组合物

Info

Publication number: CN102924752A
Application number: CN2012104161198A
Authority: CN
Inventors: 陈志钊; 周侃
Original assignee: Presafer (Qingyuan) Phosphor Chemical Co Ltd
Current assignee: Presafer (Qingyuan) Phosphor Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: CN102924752B

Abstract

本发明公开了一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其是由以下质量份的原料组成：1-99份的先后经过交联剂和表面改性剂处理的三聚氰胺氢卤酸盐、1-99份的金属次磷酸盐或金属次膦酸盐、0-50份的自由基引发剂、0-50份的协效复合组份，所述的协效复合组份为其他的阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂中的至少两种。本发明的组合物中的三聚氰胺氢卤酸盐先后经过交联处理和有机硅油表面处理，使得阻燃剂组合物在水中的溶解度降低，流动性提高、分散性变好以及在聚丙烯树脂的分散性提高，由于组合物中的三聚氰胺氢卤酸盐先后经过交联处理和有机硅油表面处理，阻燃剂组合物的pH值得到了提高，降低了对阻燃聚丙烯加工设备的腐蚀。

Description

一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物

技术领域

本发明涉及一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物。

背景技术

聚丙烯（简称PP）是全球产量最大的合成树脂之一，它们被广泛应用于包装、纺织品、建材、汽车、电子/电气、办公用品及日用品等很多行业。

聚丙烯非常容易燃烧，其极限氧指数仅17.0～18.0%，在空气中着火后不能自熄，容易产生火灾隐患，需要对其进行阻燃改性。

工业上UL94 V2级阻燃PP主要用于制造某些阻燃要求不是很严格的汽车构件、电气构件、地毯、纺织品、管子和管件等，其阻燃机理多数是利用传统的溴-锑协同阻燃作用。

其中八溴醚、十溴二苯醚等，与PP等树脂基材的相容性很差，非常容易迁移到PP表面（起霜），阻燃剂的析出造成PP阻燃性能的下降，严重影响到产品器件的表观性能。

PP链中叔碳含量高，自由基引发剂能促进叔碳的断链，燃烧过程中，熔态PP快速滴落，带走大部分燃烧产生的热量，使其具有冷却和阻燃的作用。

基于此种阻燃机理，采用自由基引发剂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂和阻燃协效剂等复配阻燃聚丙烯，最低添加量1-2%即可达UL94 V2阻燃效果，而且不存在阻燃剂析出的问题。

该体系通常使用的溴系阻燃剂为三聚氰胺氢溴酸盐，磷系阻燃剂为金属次磷（膦）酸盐，其中三聚氰胺氢溴酸盐的酸性较强，长期高温加工时会对设备造成腐蚀；另一方面，三聚氰胺氢溴酸盐的极性较大，在水中的溶解性大，容易吸潮造成阻燃剂的团聚，添加到PP中造成分散不均匀，阻燃PP高温浸水后，容易引起阻燃效果降低甚至失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物。

本发明所采取的技术方案是：

一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其是由以下质量份的原料组成：1-99份的先后经过交联剂和表面改性剂处理的三聚氰胺氢卤酸盐、1-99份的金属次磷酸盐或金属次膦酸盐、0-50份的自由基引发剂、0-50份的协效复合组份，所述的协效复合组份为其他的阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂中的至少两种。

所述的三聚氰胺氢卤酸盐为三聚氰胺氢溴酸盐、三聚氰胺盐酸盐中的一种。

所述的交联剂为氰尿酸、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、异氰尿酸三缩水甘油酯中的至少一种。

所述的表面改性剂为在25℃时粘度为2500mm²/s以下的硅油。

所述的自由基引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2,2'-偶氮-二-(2'-甲基丁腈)、4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)、过硫酸铵、过硫酸钾、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷、二叔丁基过氧化物中的至少一种。

所述的硅油为二甲基硅油、苯甲基硅油、甲基含氢硅油、氨基改性有机硅油、环氧改性硅油中的至少一种。

本发明的有益效果是：本发明的组合物中的三聚氰胺氢卤酸盐先后经过交联处理和有机硅油表面处理，使得阻燃剂组合物在水中的溶解度降低，流动性提高、分散性变好以及在聚丙烯树脂中的分散性提高，由于组合物中的三聚氰胺氢卤酸盐先后经过交联处理和有机硅油表面处理，阻燃剂组合物的pH值得到了提高，降低了对阻燃聚丙烯加工设备的腐蚀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1：

往500L反应釜内加入去离子水200.00L，开动机械搅拌，加入三聚氰胺126.12kg，搅拌15分钟，升温至80℃，30分钟内滴加工业级氢溴酸（48%）168.56kg，滴加完毕，继续升温至95℃，保温1小时，反应完毕，降温至25℃，产品离心，用去离子水洗涤产品至pH=4-5，滤饼120℃干燥5小时，得到三聚氰胺氢溴酸盐186.32kg。

实施例2：

往500L反应釜内加入去离子水200.00L，开动机械搅拌，加入三聚氰胺126.12kg，搅拌15分钟，升温至80℃，30分钟内滴加工业级氢溴酸（48%）134.85kg，滴加完毕，继续升温至95℃，保温1小时，再加入氰尿酸25.81kg，继续搅拌1小时，反应完毕，降温至25℃，产品离心，用去离子水洗涤产品至pH=4-5，滤饼120℃干燥5小时，得到氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐200.16kg。

实施例3：

往3000L反应釜内加入去离子水1200.00L，开动机械搅拌，加入三聚氰胺756.72kg，搅拌15分钟，升温至80℃，30分钟内滴加工业级氢溴酸（48%）809.10kg，滴加完毕，继续升温至95℃，保温1小时，再加入氰尿酸154.86kg，继续搅拌1小时，反应完毕，降温至25℃，产品离心，用去离子水洗涤产品至pH=4-5，滤饼120℃干燥5小时，得到氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐1230.75kg。

实施例4：

往3000L反应釜内加入去离子水1200.00L，开动机械搅拌，加入三聚氰胺756.72kg，搅拌15分钟，升温至80℃，30分钟内滴加工业级氢溴酸（48%）809.10kg，滴加完毕，继续升温至95℃，保温1小时，再加入异氰尿酸三缩水甘油酯59.45kg，继续搅拌1小时，反应完毕，降温至25℃，产品离心，用去离子水洗涤产品至pH=4-5，滤饼120℃干燥5小时，得到异氰尿酸三缩水甘油酯交联三聚氰胺氢溴酸盐1207.35kg。

将实施例1到4所得产品分别进行其常温下（25℃），在水中的溶解度测试，得出结果如下所示：

Figure 2012104161198100002DEST_PATH_IMAGE002

可见经过交联处理后，三聚氰胺氢溴酸盐在水中的溶解度大大降低。

实施例5：

将实施例1所得的三聚氰胺氢溴酸盐100重量份装入表面改性机中，在喷嘴中以500g/小时的速度喷洒0.1重量份的表面改性剂二甲基硅油（KF-96，信越化学株式会社；25℃下，粘度=20mm²/s），常温下以1400rpm速度搅拌5分钟，获得二甲基硅油表面改性的三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例6：

将实施例3所得的氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐100重量份装入表面改性机中，在喷嘴中以500g/小时的速度喷洒0.1重量份的表面改性剂二甲基硅油（KF-96，信越化学株式会社；25℃下，粘度=20mm²/s），常温下以1400rpm速度搅拌5分钟，获得二甲基硅油表面改性的氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例7：

将实施例4所得的异氰尿酸三缩水甘油酯交联三聚氰胺氢溴酸盐100重量份装入表面改性机中，在喷嘴中以500g/小时的速度喷洒0.1重量份的表面改性剂二甲基硅油（KF-96，信越化学株式会社；25℃下，粘度=20mm²/s），常温下以1400rpm速度搅拌5分钟，获得二甲基硅油表面改性的异氰尿酸三缩水甘油酯交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例8：

将实施例5中表面改性剂换成甲基含氢硅油（甲基氢化聚硅氧烷KF-99，信越化学株式会社；25℃下，粘度=20mm²/s），得到甲基含氢硅油表面改性的三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例9：

将实施例6中表面改性剂换成甲基含氢硅油（甲基氢化聚硅氧烷KF-99，信越化学株式会社；25℃下，粘度=20mm²/s），得到甲基氢硅油表面改性的氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例10：

将实施例7中表面改性剂换成甲基含氢硅油（甲基氢化聚硅氧烷KF-99，信越化学株式会社；25℃下，粘度=20mm²/s），得到甲基含氢硅油表面改性的异氰尿酸三缩水甘油酯交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例11：

将实施例5中表面改性剂换成苯甲基硅油（KF-50，信越化学株式会社；粘度=100mm²/s），得到苯甲基硅油表面改性的三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例12：

将实施例6中表面改性剂换成苯甲基硅油（KF-50，信越化学株式会社；25℃下，粘度=100mm²/s），得到苯甲基硅油表面改性的氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例13：

将实施例7中表面改性剂换成苯甲基硅油（KF-50，信越化学株式会社；25℃下，粘度=100mm²/s），得到苯甲基硅油表面改性的异氰尿酸三缩水甘油酯交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例14：

将实施例5中表面改性剂换成氨基改性硅油（KF-393，信越化学株式会社；25℃下，粘度=70mm²/s），得到氨基改性硅油表面改性的三聚氰胺氢溴酸盐，pH=6。

实施例15：

将实施例6中表面改性剂换成氨基改性硅油（KF-393，信越化学株式会社；25℃下，粘度=70mm²/s），得到氨基改性硅油表面改性的氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=6。

实施例16：

将实施例7中表面改性剂换成氨基改性硅油（KF-393，信越化学株式会社；25℃下，粘度=70mm²/s），得到氨基改性硅油表面改性的异氰尿酸三缩水甘油酯交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=6。

实施例17：

将实施例5中表面改性剂换成环氧改性硅油（X-22-2000，信越化学株式会社；25℃下，粘度=190mm²/s），得到环氧改性硅油表面改性的三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例18：

将实施例6中表面改性剂换成环氧改性硅油（X-22-2000，信越化学株式会社；25℃下，粘度=190mm²/s），得到环氧改性硅油表面改性的氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例19：

将实施例7中表面改性剂换成环氧改性硅油（X-22-2000，信越化学株式会社；25℃下，粘度=190mm²/s），得到环氧改性硅油表面改性的异氰尿酸三缩水甘油酯交联三聚氰胺氢溴酸盐，pH=4。

实施例20：

将实施例15获得的氨基改性硅油表面改性的氰尿酸交联三聚氰胺氢溴酸盐60重量份、二乙基次膦酸铝35重量份和过氧化苯甲酰5重量份在低速搅拌机中混合均匀得到阻燃剂组合物。

实施例21-24：

向聚丙烯树脂中加入实施例20获得的阻燃剂组合物，硬脂酸钙以及相应份数的滑石粉填充（具体配方组成如下表1），在170℃下通过挤出形成颗粒，在200℃下进行注射模塑成形，基于UL94阻燃标准评价其阻燃等级，经测试，实施例21-24的配方制得的复合材料的阻燃级别为V2级。

实施例21-24得到阻燃PP的相应性能如下表2：

Figure 2012104161198100002DEST_PATH_IMAGE006

从上表可以看出，本发明所得的阻燃剂组合物具有良好的阻燃效果。

Claims

1.一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其特征在于：其是由以下质量份的原料组成：1-99份的先后经过交联剂和表面改性剂处理的三聚氰胺氢卤酸盐、1-99份的金属次磷酸盐或金属次膦酸盐、0-50份的自由基引发剂、0-50份的协效复合组份，所述的协效复合组份为其他的阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂中的至少两种。

2.根据权利要求1所述的一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其特征在于：所述的三聚氰胺氢卤酸盐为三聚氰胺氢溴酸盐、三聚氰胺盐酸盐中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其特征在于：所述的交联剂为氰尿酸、三(2-羟乙基)异氰尿酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、异氰尿酸三缩水甘油酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其特征在于：所述的表面改性剂为在25℃时粘度为2500mm²/s以下的硅油。

5.根据权利要求1所述的一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其特征在于：所述的自由基引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2,2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2,2'-偶氮-二-(2'-甲基丁腈)、4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)、过硫酸铵、过硫酸钾、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷、二叔丁基过氧化物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种可使聚丙烯阻燃级别达到V2级的阻燃剂的组合物，其特征在于：所述的硅油为二甲基硅油、苯甲基硅油、甲基含氢硅油、氨基改性有机硅油、环氧改性硅油中的至少一种。