CN104130558A - 四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物及其应用方法 - Google Patents

四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物及其应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物。该阻燃剂组合物是由四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲(TMG)与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和二乙基次膦酸铝(1240)中的任意一种、两种或三种按任意的重量比复配、均匀混合制得，且四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲在阻燃剂组合物中的重量分数大于零。本发明的阻燃剂组合物，具有多元素协同增效、与材料相容性好、阻燃性能高、无卤环保、可降低应用成本等优点，可用于聚酯、聚酰胺等的阻燃剂。

Description

四(0,0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物及其应用方法，该阻燃剂组合物可用于聚酯、聚酰胺等工程塑料的阻燃。
背景技术
广泛使用的聚酯主要包括PET和PBT，是最早实现工业化生产的线型热塑性聚合物。其具有优良的耐疲劳和耐摩擦性能，耐老化性能优异，电绝缘性能突出，加工性能良好，对大多数有机溶剂和无机酸稳定，主要用于纺丝与工程塑料等。近年来，聚酯PET作为阻燃改性纺丝、聚酯PBT作为阻燃改性工程塑料用量很大，因而阻燃聚酯技术逐渐成为研究的热点之一。
用于聚酯的阻燃组合物研究已见有公开，ZL200910247291.3公开了“一种PBT/PET合金材料及其制备方法”，ZL201010196718.4公开了“一种无卤阻燃ABS/PET合金及其制备方法”，该配方特别复杂，复杂的配方就会存在正复配效应或负复配效应，对阻燃效果和材料性能都会有影响；ZL201210011632.9公开了“一种聚酯用无卤阻燃剂组合物及其应用方法”、ZL201210011601.3公开了“一种聚酯用复合阻燃剂及其应用方法”，该制备方法属于二元复配，但其成本都较高。综合性价比优良的聚酯阻燃剂还急待研究开发。
本发明公开了一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物，该阻燃剂组合物中的四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲具有对称的P-N-C-N-P共轭混合酰亚胺结构，含有多磷多氮阻燃元素。其组合物协同阻燃效果好，稳定性高，与高分子材料具有很好的相容性，适应于高温加工，不降低材料的机械强度。同时该阻燃剂组合物制取方法简单，可以降低成本，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物。该阻燃剂组合物协同阻燃效能高，无卤环保，用于聚酯、聚酰胺等的阻燃剂，能克服现有技术不足，有很好的应用开发前景。
本发明的另一目的在于提出一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物在聚酯PET和PBT中的应用方法。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物，它是由四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲(TMG)与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和二乙基次膦酸铝(1240)中的任意一种、两种或三种按任意的重量比复配、均匀混合制得，且四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲在阻燃剂组合物中的重量分数大于零。但考虑价格的降低和阻燃性能，推荐表1所表述的复配比例。表1为各组分占阻燃剂组合物重量的百分比。
表1 复合阻燃剂各配方配比表
其中TMG的结构如下式所示：
MCA的结构如下式所示：
MPP的结构如下式所示：
1240的结构如下式所示：
如上所述本发明阻燃剂组合物的应用方法，其特征在于，该方法为：
在聚酯PET或PBT中加入配方1、配方2、配方3、配方4、配方5、配方6或配方7的阻燃剂组合物，混合均匀，熔融温度下注塑或挤出等加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明阻燃剂组合物组分中的四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲是含氮、磷双阻燃元素的化合物，其多磷、多氮使得该阻燃剂具有很好的阻燃性能；分子具有对称的P-N-C-N-P共轭混合酰亚胺结构、多酯结构，其与其它组合物成分易于配伍，并与高分子材料有很好的相容性，易于分散，不析出，不降低材料的机械强度。
(2)本发明阻燃剂组合物不含卤素，符合环保要求，有很好的应用开发前景。
(3)本发明阻燃剂组合物，含有磷、氮或铝元素，可产生协效阻燃作用，对聚酯PET和PBT等具有很好的阻燃效能。
(4)本发明阻燃剂组合物的制备方法简单，设备投资少，与1240复配使用时可大大降低昂贵的1240的用量，可降低生产成本，应用方便。
(5)本发明阻燃剂组合物具有自成炭作用燃烧时不滴落，成炭阻燃性能好。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明作进一步说明，为了对比复合阻燃剂的效果，也给出了单一组分TMG在聚酯中应用的实施例。但需指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员根据本发明的上述内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
实施例1 在聚酯PET中加入不同比例的TMG，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表2。
表2 阻燃剂TMG对PET的阻燃性能
实施例2 在聚酯PET中加入不同比例的TMG和MCA，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表3。
表3 阻燃剂TMG和MCA复配对PET的阻燃性能
表3可以看出，12份TMG与8份MCA复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了2，达到31，具有很好的阻燃协同效能。且MCA更加便宜，可降低成本。
实施例3 在聚酯PET中加入不同比例的TMG和MPP，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表4。
表4 阻燃剂TMG和MPP复配对PET的阻燃性能
表4可以看出，12份TMG与8份MPP复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了1，达到30，具有很好的协同阻燃效能。
实施例4 在聚酯PET中加入不同比例的TMG和1240，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表5。
表5 阻燃剂TMG和1240复配对PET的阻燃性能
表5可以看出，12份TMG与8份1240复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了2，达到31，表现有很好的协同阻燃增效作用。当1240的用量增加时阻燃效果更加明显。但1240的价格十分昂贵，因而TMG与1240复配可以减少1240的用量、降低成本，且能产生很好的协同阻燃效果。
实施例5 在聚酯PET中加入不同比例的TMG、MCA和MPP，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表6。
表6 阻燃剂TMG、MCA和MPP复配对PET的阻燃性能
表6可以看出，12份TMG、4份MCA和4份MPP复配，使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了2，达到31，具有很好的协同阻燃效能。
实施例6 在聚酯PET中加入不同比例的TMG、MCA和1240，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表7。
表7 阻燃剂TMG、MCA和1240复配对PET的阻燃性能
表7可以看出，12份TMG、4份MCA和4份1240复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了3，达到32，具有很好的协同阻燃效能。当MCA和1240的用量增加时，阻燃效果会更好，但由于1240昂贵，考虑成本，应用时应尽量减少1240的用量。
实施例7 在聚酯PET中加入不同比例的TMG、MPP和1240，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表8。
表8 阻燃剂TMG、MPP和1240复配对PET的阻燃性能
表8可以看出，12份TMG、4份MPP和4份1240和复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了2，达到31，具有很好的协同阻燃效能。当MPP和1240的用量增加时，阻燃效果会更好，但由于1240昂贵，考虑成本，应用时应尽量减少1240的用量。
实施例8 在聚酯PET中加入不同比例的TMG、MCA、MPP和1240，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表9。
表9 阻燃剂TMG、MCA、MPP和1240复配对PET的阻燃性能
表9可以看出，10份TMG、4份MCA、4份MPP和2份1240复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了3，达到32，具有很好的协同阻燃效能。当1240的用量增加时，阻燃效果会更好，但由于1240昂贵，考虑成本，应用时应尽量减少1240的用量。
实施例9 在聚酯PBT中加入不同比例的TMG，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表10。
表10 阻燃剂TMG对PBT的阻燃性能
实施例10 在聚酯PBT中加入不同比例的TMG、MCA和MPP，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表11。
表11 阻燃剂TMG、MCA和MPP复配对PBT的阻燃性能
表11可以看出，12份TMG、4份MCA和4份MPP复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了2，达到31，具有很好的协同阻燃效能。
实施例11 在聚酯PBT中加入不同比例的TMG、MCA和1240，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表12。
表12 阻燃剂TMG、MCA和1240复配对PBT的阻燃性能
表12可以看出，12份TMG、4份MCA和4份1240复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了3，达到32，具有很好的协同阻燃效能。当MCA和1240的用量增加时，阻燃效果会更好，但由于1240昂贵，考虑成本，应用时应尽量减少1240的用量。
实施例12 在聚酯PBT中加入不同比例的TMG、MPP和1240，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表13。
表13 阻燃剂TMG、MPP和1240复配对PBT的阻燃性能
表13可以看出，12份TMG、4份MPP和4份1240复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了2，达到31，具有很好的协同阻燃效能。当MPP和1240的用量增加时，阻燃效果会更好，但由于1240昂贵，考虑成本，应用时应尽量减少1240的用量。
实施例13 在聚酯PBT中加入不同比例的TMG、MCA、MPP和1240，混合均匀，用XJ-01型挤出机在熔融温度下挤出直径约3mm的样条，用HC900-2型氧指数测定仪测其极限氧指数，结果见表14。
表14 阻燃剂TMG、MCA、MPP和1240复配对PBT的阻燃性能
表14可以看出，10份TMG、4份MCA、4份MPP和2份1240复配使用时，极限氧指数比TMG单独使用时提高了3，达到32，具有很好的协同阻燃效能。当1240的用量增加时，阻燃效果会更好，但由于1240昂贵，考虑成本，应用时应尽量减少1240的用量。

Claims (2)

1.一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物，其特征在于，该阻燃剂组合物是由四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲(TMG)与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和二乙基次膦酸铝(1240)中的任意一种、两种或三种按任意的重量比复配、均匀混合制得，且四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲在阻燃剂组合物中的重量分数大于零。
其中，TMG的结构如下式所示：
MCA的结构如下式所示：
MPP的结构如下式所示：
1240的结构如下式所示：
2.根据权利要求1所述一种四(0，0-二甲基磷酰基)甘脲阻燃剂组合物的应用方法为：在聚酯PET或PBT中加入不同比例的TMG和MCA或TMG和MPP或TMG和1240或TMG、MCA和MPP或TMG、MCA和1240或TMG、MPP和1240或TMG、MCA、MPP和1240，混合均匀，熔融温度下注塑或挤出加工。
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