CN104250434A - 一种磷氮系无卤阻燃聚乳酸材料 - Google Patents
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Abstract
一种磷氮系无卤阻燃聚乳酸材料。本发明涉及一种采用具有磷杂菲-三嗪双基协效机制的三-(3-DOPO-2-羟基-1-丙基)-三嗪三酮(TGIC-DOPO)和六苯氧基环三磷腈(HPCP)为阻燃剂，以特定复配比例和添加比例的TGIC-DOPO/HPCP复合阻燃的无卤阻燃聚乳酸材料，属于在聚乳酸树脂中添加特定阻燃成分获得无卤阻燃聚乳酸材料的技术领域；本发明采用TGIC-DOPO/HPCP复合阻燃的无卤阻燃聚乳酸材料具有优异的阻燃性能，使可降解聚乳酸材料能够应用于具有特定防火要求的电子电器、建筑建材等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种由磷氮系无卤阻燃剂复合阻燃处理的无卤阻燃聚乳酸材料，属于在聚乳酸中添加特定阻燃成分获得阻燃聚乳酸材料的技术领域。
背景技术
在现代社会中，循环、降解、可再生等环保理念越来越被广大的消费者群体和各类材料行业尤其是树脂材料行业所重视；聚乳酸树脂作为一种可生物降解材料，不仅原材料来源广泛、可再生，还具有较高的生物相容性、光泽度、透明性、耐热性以及热稳定性等特性，被广泛地应用到了餐具、织物、包装材料以及部分汽车和电子电器部件等材料领域；作为一种有机高分子材料，聚乳酸具有明显的易燃性；未处理的聚乳酸树脂的极限氧指数仅为19.4％且属于UL94无级别，这为聚乳酸树脂在具有特定防火安全要求的材料领域的应用带来了严重的安全隐患；因此，对聚乳酸材料进行阻燃处理是十分必要的。
目前，应用于聚乳酸树脂阻燃处理的阻燃剂主要有：磷酸酯类磷系阻燃剂，如专利申请CN101463184和CN101440156；磷杂菲类磷系阻燃剂，如专利申请CN102746626A；三嗪类氮系阻燃剂，如专利申请CN101260227；磷酸铵类磷氮系阻燃剂，如专利申请CN102382433A和Industrial&Engineering ChemistryResearch期刊2012年第51卷13037-13045页上发表的文献；金属化合物类阻燃剂，如Polymer Degradation and Stability期刊2010年第95卷2474-2480页上发表的文献等。
发明内容
本发明采用具有磷杂菲-三嗪双基协效机制的三-(3-DOPO-2-羟基-1-丙基)-三嗪三酮(TGIC-DOPO)和六苯氧基环三磷腈(HPCP)为阻燃剂，将特定复配比例和添加比例的TGIC-DOPO/HPCP复合阻燃剂与聚乳酸树脂在一定温度下熔融共混，制得无卤阻燃聚乳酸材料，是一种用于聚乳酸树脂阻燃处理的新型无卤阻燃体系。
本方法制备磷氮系无卤阻燃聚乳酸材料的过程为：先将TGIC-DOPO和HPCP按照特定的复配比例和添加比例混合均匀，再将制得的复合阻燃剂与聚乳酸树脂在一定温度下进行熔融共混，制得无卤阻燃聚乳酸材料。
本发明所采用阻燃剂TGIC-DOPO的化学结构式为：
所用原料：聚乳酸树脂(注塑级)；三-(3-DOPO-2-羟基-1-丙基)-三嗪三酮(TGIC-DOPO)；六苯氧基环三磷腈(HPCP)(工业级)。
第一步，将聚乳酸树脂质量的1％-30％的TGIC-DOPO和聚乳酸树脂质量的0％-20％的HPCP混合均匀，制得TGIC-DOPO/HPCP复合阻燃剂；第二步，将第一步制得的TGIC-DOPO/HPCP复合阻燃剂与聚乳酸树脂在170℃-230℃下进行熔融共混，制得无卤阻燃聚乳酸材料。
采用上述方法制备无卤阻燃聚乳酸材料，只需通过简单的物理混合，简单易行；此外，应用研究结果表明，采用TGIC-DOPO和HPCP复合阻燃处理的聚乳酸材料可在低阻燃剂添加量下获得优异的阻燃性能和结晶性能，当TGIC-DOPO和HPCP复合阻燃剂的添加量大于或等于阻燃聚乳酸材料体系总质量的10％时，该阻燃聚乳酸材料的极限氧指数可达到26.0％以上，达到UL94V-0级，阻燃聚乳酸树脂结晶率比纯聚乳酸树脂结晶率提高100％以上。
具体实施方式
实施例1将171.0g的聚乳酸树脂和19.0g的TGIC-DOPO加入180℃的密炼机中，进行充分的熔融共混，获得的无卤阻燃聚乳酸材料中阻燃剂TGIC-DOPO的质量分数为10％；该无卤阻燃聚乳酸材料的极限氧指数为26.1％，UL94阻燃级别为V-0级。
实施例2将171.0g的聚乳酸树脂、11.4g的TGIC-DOPO以及7.6g的HPCP加入185℃的密炼机中，进行充分的熔融共混，获得的无卤阻燃聚乳酸材料中阻燃剂TGIC-DOPO的质量分数为6％，阻燃剂HPCP的质量分数为4％；该无卤阻燃聚乳酸材料的极限氧指数为26.5％，UL94阻燃级别为V-0级。
实施例3将171.0g的聚乳酸树脂、15.2g的TGIC-DOPO以及3.8g的HPCP加入185℃的密炼机中，进行充分的熔融共混，获得的无卤阻燃聚乳酸材料中阻燃剂TGIC-DOPO的质量分数为8％，阻燃剂HPCP的质量分数为2％；该无卤阻燃聚乳酸材料的极限氧指数为26.6％，UL94阻燃级别为V-0级。
实施例4将167.2g的聚乳酸树脂、19.0g的TGIC-DOPO以及3.8g的HPCP加入190℃的密炼机中，进行充分的熔融共混，获得的无卤阻燃聚乳酸材料中阻燃剂TGIC-DOPO的质量分数为10％，阻燃剂HPCP的质量分数为2％；该无卤阻燃聚乳酸材料的极限氧指数为26.9％，UL94阻燃级别为V-0级。
Claims (3)
1.一种磷氮系无卤阻燃聚乳酸材料，其特征在于采用具有磷杂菲-三嗪三酮双基协效机制的三-(3-DOPO-2-羟基-1-丙基)-三嗪三酮(TGIC-DOPO)和六苯氧基环三磷腈(HPCP)为阻燃剂，通过将特定复配比例和添加比例的TGIC-DOPO/HPCP复合阻燃剂与聚乳酸树脂在一定温度下熔融共混，获得无卤阻燃聚乳酸材料。
2.根据权利要求1所述一种磷氮系无卤阻燃聚乳酸材料，其特征在于阻燃剂TGIC-DOPO的添加量为聚乳酸树脂质量的1％-30％；阻燃剂HPCP的添加量为聚乳酸树脂质量的0％-20％。
3.根据权利要求1所述一种磷氮系无卤阻燃聚乳酸材料，其特征在于TGIC-DOPO/HPCP复合阻燃剂与聚乳酸树脂在170℃-230℃下进行熔融共混。
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