CN105384970A - 一种低烟无锑复合阻燃剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低烟无锑复合阻燃剂，其配方组成按质量百分比计为：插层类水滑石10％-30％，十二烷基磷酸钠10％-15％，单十八烷基磷酸二钠5％-15％，硼酸锌1％-12％，3，5-二叔丁基-4-4羟基氢化肉桂酸正十八烷基酯1％-5％，粘土余量。本发明采用了插层类水滑石与热稳定剂以及硼酸锌复配，使得复合材料具有良好的耐候性和耐持久性，在提高氧指数的同时，极大程度的降低了烟密度，使材料具有长期阻燃性。本发明中水滑石与热稳定剂及其他类阻燃剂的协同作用，使得复合阻燃剂的使用量大大降低，在热加工过程中不发生分解，也不与其他材料发生反应，易于分散，在保障阻燃等级的基础上大大降低了成本。本发明配方中不含锑基阻燃剂，减少污染，环保，安全。

Description

一种低烟无锑复合阻燃剂
技术领域：
本发明属于高分子材料阻燃领域，尤其涉及一种低烟无锑复合阻燃剂。
技术背景：
锑化物是一种非常突出的协效阻燃剂，然而有研究表明锑及其化合物可以通过呼吸道、消化道或皮肤等途径进入人体，会刺激人的眼、鼻、喉咙及皮肤，持续接触可破坏心脏及肝脏功能，仍不排除其对人体的潜在危险，因此许多国家把锑列为重点污染物，明确禁止锑的使用。因此有必要开发绿色环保的低烟无锑复合阻燃剂。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种低烟无锑复合阻燃剂。该阻燃剂利用插层类水滑石与热稳定剂的协效作用，减少阻燃剂的用量，不仅保证高分子材料的热稳定性，而且具有良好的阻燃抑烟效果，比单独使用水滑石作为阻燃剂价格低廉、效果突出，且应用该技术方案可以使高分子材料不含锑基阻燃剂，具有较高燃烧等级，且即使燃烧也低烟不产生二次污染，更环保、安全，安全性更高，具有更广泛的应用前景。
本发明所述的低烟无锑复合阻燃剂，其配方组成按质量百分比计为：插层类水滑石10％-30％，十二烷基磷酸钠10％-15％，单十八烷基磷酸二钠5％-15％，硼酸锌1％-12％，3，5-二叔丁基-4-4羟基氢化肉桂酸正十八烷基酯1％-5％，粘土余量。
所述的插层类水滑石的化学式为[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]An- x/n·mH2O，其中M2+为Mg2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+中的任何一种；M3+为Co3+、Fe3+、Ti3+、Al3+中的任何一种；层间阴离子An-为碳酸根、硼酸根、磷酸根、硝酸根中的任何一种，n为层间阴离子的化合价数，n为正整数；x为主体层板中三价Al离子摩尔分数，其取值范围是0.2≤x≤0.33；m为结晶水的数量，取值范围是0≤m≤2。
插层类水滑石作为阻燃剂是以热分解过程脱H2O及释放CO2，吸热降温、稀释、隔离可燃性气体的方式在聚合物基材中发挥阻燃作用，分解后的产物为碱性多孔物质，比表面大，能吸附有害气体，特别是酸性气体，具有良好的阻燃性。
水合硼酸锌吸热脱去结晶水，同时结晶水吸热蒸发及稀释空气中的可燃成分和氧气，硼酸锌受热熔化形成玻璃体覆盖层，封闭可燃物表面起隔离作用，具有良好的阻燃抑烟作用。
十二烷基磷酸钠、单十八烷基磷酸二钠、3，5-二叔丁基-4-4羟基氢化肉桂酸正十八烷基酯热稳定剂的加入解决了插层类水滑石在高分子材料热加工过程中脱水易变色的问题，能保证高分子材料的热稳定性，同时能与水滑石颗粒表面发生表面包覆，改变水滑石颗粒的表面状态，提高其表面活性，使其表面产生新的物理、化学功能，且在树脂加工过程中与水滑石产生协效作用，从而改善阻燃剂与基体聚合物之间的亲和力，有利于阻燃剂在基体中的分散，提高材料的加工性能的力学性能，提高阻燃效果，减少滴落现象。
黏土是由多种水合硅酸盐和一定量的的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成的。它的颗粒上带有负电性，能很好地吸附在水滑石表面，且在基体树脂中成插层状分散，与水滑石相互穿插，不仅能提高材料的拉伸强度，而且提高极限氧指数，在材料燃烧过程中具有显著的促进基体成炭作用，同时，它与水滑石的协同作用使得阻燃剂再基体树脂中具有优异的阻透能力和对分子链的限制作用，使材料阻燃性能提高。
由上可见，应用本发明解决了现有的技术缺陷，具有以下有益效果：
1、本发明的配方中采用了插层类水滑石与十二烷基磷酸钠、单十八烷基磷酸二钠、3，5-二叔丁基-4-4羟基氢化肉桂酸正十八烷基酯热稳定剂以及硼酸锌复配，使得复合材料具有良好的耐候性和耐持久性，在提高氧指数的同时，极大程度的降低了烟密度，使材料具有长期阻燃性。
2、本发明配方中因水滑石与热稳定剂及其他类阻燃剂的协同作用，使得复合阻燃剂的使用量大大降低，在热加工过程中不发生分解，也不与其他材料发生反应，易于分散，在保障阻燃等级的基础上大大降低了成本。
3、本发明配方中不含锑基阻燃剂，减少因为含锑而存在的潜在人身安全威胁，减少污染，环保，安全。
具体实施方式：
下面将结合具体实例来详细说明本发明，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
按如下质量份配制低烟无锑复合阻燃剂：
所述的插层类水滑石的化学式为[Mg2+ 0.67Al3+ 0.33(OH)2]CO3 2- 0.17·0.5H2O。
将上述阻燃剂混合均匀后与100份EVA树脂在140℃条件下混炼15min，压片测试其阻燃抑烟性能测试结果如下：
表一：阻燃抑烟性能测试结果
性能 标准 未添加阻燃剂 实施例1
极限氧指数LOI％ GB/T2406-93 17.2 28.6
最大比光烟密度 GB/T8323-67 249.13 44.75
实施例2：
按如下质量份配制低烟无锑复合阻燃剂：
所述的插层类水滑石的化学式为[Mg2+ 0.67Al3+ 0.33(OH)2]BO3 3- 0.11·0.5H2O。
将上述阻燃剂混合均匀后与100份PE树脂在150℃条件下混炼15min，压片测试其阻燃抑烟性能测试结果如下：
表二：阻燃抑烟性能测试结果
实施例3：
按如下质量份配制低烟无锑复合阻燃剂：
所述的插层类水滑石的化学式为[Mg2+ 0.33Zn2+ 0.33Al3+ 0.33(OH)2]CO3 2- 0.17·0.5H2O。
将上述阻燃剂混合均匀后与100份聚丙烯(PP)树脂在170℃条件下混炼15min，压片测试其阻燃抑烟性能测试结果如下：
表三：阻燃抑烟性能测试结果
性能 标准 未添加阻燃剂 实施例3
极限氧指数LOI％ GB/T2406-93 19.3 29.2
最大比光烟密度 GB/T8323-67 249.13 32.32
对比例一：
将10质量份份硼酸根插层水滑石与100质量份EVA树脂在140℃条件下混炼15min，压片测试其阻燃抑烟性能测试结果如下：
表四：阻燃抑烟性能测试结果
性能 标准 对比例一
极限氧指数LOI％ GB/T2406-93 22.1
最大比光烟密度 GB/T8323-67 139.6
对比例二：
将10份磷酸根插层水滑石与100份PE树脂在150℃条件下混炼15min，压片测试其阻燃抑烟性能测试结果如下：
表五：阻燃抑烟性能测试结果
对比例三：
将四氯邻苯二甲酸酐5质量份和三氧化二锑5质量份混合均匀后与100质量份聚丙烯(PP)树脂在170℃条件下混炼15min，压片测试其阻燃抑烟性能测试结果如下：
表六：阻燃抑烟性能测试结果
性能 标准 对比例三
极限氧指数LOI％ GB/T2406-93 30.1
最大比光烟密度 GB/T8323-67 67.45

Claims (2)

1.一种低烟无锑复合阻燃剂，其特征在于，其配方组成按质量百分比计为：插层类水滑石10％-30％，十二烷基磷酸钠10％-15％，单十八烷基磷酸二钠5％-15％，硼酸锌1％-12％，3，5-二叔丁基-4-4羟基氢化肉桂酸正十八烷基酯1％-5％，粘土余量。
2.根据权利要求1所述的低烟无锑复合阻燃剂，其特征在于，所述的插层类水滑石的化学式为[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]An- x/n·mH2O，其中M2+为Mg2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+中的一种或几种；M3+为Co3+、Fe3+、Ti3+、Al3+中的一种或几种；层间阴离子An-为碳酸根、硼酸根、磷酸根、硝酸根中的任何一种，n为层间阴离子的化合价数，n为正整数；x为主体层板中三价Al离子摩尔分数，其取值范围是0.2≤x≤0.33；m为结晶水的数量，取值范围是0≤m≤2。
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