CN103073744B

CN103073744B - 一种磷氮溴复合体系阻燃剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103073744B
Application number: CN201310031496.4A
Authority: CN
Inventors: 高山俊; 王柱; 张�林; 沈春晖
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: CN103073744A

Abstract

本发明公开了一种磷氮溴复合体系阻燃剂，它包括由以下重量配比的原料制备而成：氢溴酸三聚氰胺50—65份，聚磷酸铵50—65份，阻燃增效协同剂4.5—6份。该阻燃剂综合磷系和溴系阻燃剂的长处，使其性能互补，加上采用一种阻燃增效协同剂取代三氧化二锑达到降低阻燃剂用量，提高材料阻燃性能、加工性能及物理机械性能，可以直接添加填充加工成制品从而使加工工艺简单降低生产成本，而且该复合阻燃剂添加到材料中使其材料的溴含量低（在改性好的产品中几乎接近无卤要求），达到现代高效环保要求。

Description

一种磷氮溴复合体系阻燃剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种磷氮溴复合体系阻燃剂及其制备方法，属于功能高分子材料领域。

技术背景

随着经济和科技水平的不断提升，高分子材料行业得到迅猛发展，三大合成材料-橡胶、塑料、纤维越来越多的应用于国名经济各部门和人们日常生活的各个领域，但是大多数高聚物属于易燃，可燃材料，并且在燃烧时热释放速率大，热值高，火焰传播的速度快，不易熄灭，有时还产生浓烟和有毒气体，造成对环境危害和对人们的生命安全形成巨大威胁，根据相关部门最新统计显示近几年来所发生的火灾，相当大一部分是由高分子材料所导致的。因此, 各国都对高分子阻燃剂的研制、生产、应用、测试以及阻燃法规的建立、完善作了大量的工作, 也为阻燃剂的发展提供了广阔的市场和法律保证。

在实际应用中，单一的阻燃剂总存在这样或那样的缺陷，例如传统阻燃用得最多的溴系阻燃剂易析出，单独使用时阻燃效果较差，耐老化性能不佳等缺点，而且使用单一的阻燃剂很难满足愈来愈高的要求。阻燃剂的复配技术就是磷系、卤系、氮系和无机阻燃剂之间，或某类内部进行复合化，寻求最佳经济和社会效益。阻燃剂复配技术可以综合两种或两种以上阻燃剂的长处，使其性能互补，达到降低阻燃剂用量，提高材料阻燃性能、加工性能及物理机械性能等目的。

近年来，磷-氮和磷-溴阻燃剂发展迅速，由于他们间的协同和增效作用，使这类阻燃剂显示出良好的阻燃性能，但是他们在应用范围及成产成本方面都存在缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种磷氮溴复合体系阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂不添加三氧化二锑，溴含量低，阻燃效果好。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种磷氮溴复合体系阻燃剂，它包括由以下重量配比的原料制备而成：氢溴酸三聚氰胺（MHB）50—65份，聚磷酸铵（APP）50—65份，阻燃增效协同剂4.5—6份。

按上述方案，所述阻燃增效协同剂为2、3—二甲基—2、3—二苯基丁烷（联枯），联枯作为高分子材料的阻燃增效协同剂，可以降低阻燃剂的用量，减小阻燃剂对聚合物性能的影响，并赋予高分子材料阻燃性能。

上述磷氮溴复合体系阻燃剂的制备方法：

1) 准备以下重量配比的原料：氢溴酸三聚氰胺（MHB）50—65份，聚磷酸铵（APP）50—65份，阻燃增效协同剂4.5—6份；

2）将氢溴酸三聚氰胺（MHB）和聚磷酸铵（APP）放入粉末搅拌器中搅拌均匀；混合均匀之后，再边搅拌边加入阻燃增效协同剂，然后将所得混合物放在真空干燥箱中干燥、研磨均匀后，即得磷氮溴复合体系阻燃剂。

所述磷氮溴复合体系阻燃剂需要干燥保存。

上述磷氮溴复合体系阻燃剂的应用方法：该阻燃剂属于一种添加型阻燃剂，应用时与被加工料(该加工料的熔融温度低于阻燃剂的分解温度）直接充分混合之后再加工成制品即可。

1）与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述磷氮溴复合体系阻燃剂用联枯取代三氧化二锑作为阻燃增效协同剂，不需要添加三氧化二锑，在减少阻燃剂的用量的同时，提高材料阻燃性能、加工性能及物理机械性能（见表1）。

2）本发明为一种新型高效的反应型的环保复合体系阻燃剂，该阻燃剂综合磷系和溴系阻燃剂的长处，使其性能互补，比单一阻燃剂的阻燃效果更好，制备工艺简单。

3）本发明应用时可以直接添加到加工料中制成成品，加工工艺简单，生产成本低，并且溴含量低，在改性好的产品中几乎接近无卤要求），达到现代环保要求。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1:

一种磷氮溴复合体系阻燃剂,它包括由以下重量配比的原料制备而成：MHB（氢溴酸三聚氰胺）50g，APP（聚磷酸铵）55g，阻燃增效协同剂联枯4.5g。

本实施例中氢溴酸三聚氰胺中的溴含量35%，氮含量43%，属于精细白色粉末，南通意特化工有限公司；聚磷酸铵中磷含量31%，氮含量15%，属于精细白色粉末，深圳市宏泰基实业有限公司；联枯为液状纯度大于95wt%，上海迈尔瑞化学技术有限公司，以上含量均为质量百分比。

上述磷氮溴复合体系阻燃剂的制备方法：

1）准备以下重量配比的原料：MHB（氢溴酸三聚氰胺）50g，APP（聚磷酸铵）55g，阻燃增效协同剂联枯4.5g；

2）将氢溴酸三聚氰胺（MHB）和聚磷酸铵（APP）放入粉末搅拌器中搅拌均匀；混合均匀之后，再边搅拌边加入阻燃增效协同剂，然后将所得混合物放入真空干燥箱中80℃干燥，干燥之后放到研磨机中研磨成均匀的粉末，即得磷氮溴复合体系阻燃剂。

实施例2：

一种磷氮溴复合体系阻燃剂,它包括由以下重量配比的原料制备而成：MHB（氢溴酸三聚氰胺）55g，APP（聚磷酸铵）60g，阻燃增效协同剂联枯5g。

上诉磷氮溴复合体系阻燃剂的制备方法：

1）准备以下重量配比的原料：MHB（氢溴酸三聚氰胺）55g，APP（聚磷酸铵）60g，阻燃增效协同剂联枯5g；

实施例3：

一种磷氮溴复合体系阻燃剂,它包括由以下重量配比的原料制备而成：MHB（氢溴酸三聚氰胺）60g，APP（聚磷酸铵）65g，阻燃增效协同剂联枯5.5g。

本实施例中氢溴酸三聚氰胺中的溴含量35%，氮含量43%属于精细白色粉末，南通意特化工有限公司；聚磷酸铵中磷含量31%，氮含量15%属于精细白色粉末，深圳市宏泰基实业有限公司；联枯为液状纯度大于95wt%，上海迈尔瑞化学技术有限公司。

一种磷氮溴复合体系阻燃剂的制备方法：

1）准备以下重量配比的原料：MHB（氢溴酸三聚氰胺）60g，APP（聚磷酸铵）65g，阻燃增效协同剂5.5g；

实施例4：

一种磷氮溴复合体系阻燃剂,它包括由以下重量配比的原料制备而成：MHB（氢溴酸三聚氰胺）65g，APP（聚磷酸铵）50g，阻燃增效协同剂联枯6g。

本实施例中氢溴酸三聚氰胺中的溴含量35%，氮含量43%属于精细白色粉末，南通意特化工有限公司；聚磷酸铵中磷含量31%，氮含量15%属于精细白色粉末，深圳市宏泰基实业有限公司；联枯为液状纯度大于95wt%，上海迈尔瑞化学技术有限公司，以上含量均为质量百分比。

一种磷氮溴复合体系阻燃剂的制备方法：

1）准备以下重量配比的原料：MHB（氢溴酸三聚氰胺）65g，APP（聚磷酸铵）50g，阻燃增效协同剂6g；

应用实例1：

实施例1所述的磷氮溴复合体系阻燃剂在PP塑料制品中的应用：

阻燃PP塑料制品的配方：聚丙烯（PP）94.5wt%，磷氮溴复合体系阻燃剂5wt%，润滑剂Cast 0.2wt%，抗氧剂1076 0.15wt%，抗氧剂168 0.15wt%，以上百分数均为质量百分比。

阻燃PP塑料的制备：根据上述配比，将PP与阻燃剂，润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机共混挤出（工艺参数 1段:150℃，2段160℃，3段：170℃，4段175℃，5段：180℃，6段：180℃，机头；170℃）造粒，然后通过注塑机制作标准试样，用于测试力学性能和阻燃性能，按照国家标准对其进行各项测试，氧指数测试按照ASTM D2863 ，拉伸性能测试按照 ASTM D638 ，冲击强度测试按照 ASTM D256 ，弯曲强度测试按照 ASTM D790，测试结果见表1。

应用实例2：

实施例2所述的磷氮溴复合体系阻燃剂在PP塑料制品中的应用：

阻燃PP塑料制品的配方：聚丙烯（PP）94.5wt%，磷氮溴复合体系阻燃剂5wt%，润滑剂Cast 0.2wt%，抗氧剂1076 0.15wt%，抗氧剂168 0.15wt%。

阻燃PP塑料的制备：根据上述配方，将PP与阻燃剂，润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机共混挤出（工艺参数 1段:150℃，2段160℃，3段：170℃，4段175℃，5段：180℃，6段：180℃，机头；170℃）造粒，然后通过注塑机制作标准试样，用于测试力学性能和阻燃性能，测试结果见表1。

应用实例3：

实施例3所述的磷氮溴复合体系阻燃剂在PP塑料制品中的应用：

阻燃PP塑料的制备：根据上述配方，将PP与阻燃剂，润滑剂和抗氧剂在高速混合机中混合均匀，通过双螺杆挤出机共混挤出（工艺参数 1段:150℃，2段160℃，3段：170℃，4段175℃，5段：180℃，6段：180℃，机头；170℃）造粒，然后通过注塑机制作标准试样，用于测试力学性能和阻燃性能，按照国家标准对其进行各项测试，测试结果见表1。

应用实例4：

实施例4所述的磷氮溴复合体系阻燃剂在PP塑料制品中的应用：

根据表1所示，本发明所述磷氮溴复合体系阻燃剂在应用时具有良好的阻燃性能跟力学性能，极限氧指数（LOI值）大于22，最佳效果能达到32.4；拉伸强度均能达到40MPa及以上；断裂伸长率均能达到19%及以上；弯曲强度均能达到45MPa，最佳效果能达到51 MPa；冲击强度最佳效果为5.2J/cm²。

表1阻燃PP的基本物理性能测试结果

Claims

1.一种磷氮溴复合体系阻燃剂，其特征在于它包括由以下重量配比的原料制备而成：氢溴酸三聚氰胺50-65份，聚磷酸铵50-65份，阻燃增效协同剂4.5-6份；所述阻燃增效协同剂为2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷；

所述磷氮溴复合体系阻燃剂属于一种添加型阻燃剂，应用时与被加工料直接充分混合之后再加工成制品即可，其中该加工料的熔融温度低于阻燃剂的分解温度。

2.根据权利要求1所述的磷氮溴复合体系阻燃剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）准备以下重量配比的原料：氢溴酸三聚氰胺50-65份，聚磷酸铵50-65份，阻燃增效协同剂4.5-6份；

2）将氢溴酸三聚氰胺和聚磷酸铵放入粉末搅拌器中搅拌均匀；混合均匀之后，再边搅拌边加入阻燃增效协同剂，然后将所得混合物放在真空干燥箱中干燥、研磨均匀后，即得磷氮溴复合体系阻燃剂。