CN110511430A - 一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂及其制备方法，由磷酸盐化合物、硼酸盐化合物、氧化物、分散剂和抗氧剂组成，按照重量份数计分别为：磷酸盐化合物30‑60份，硼酸盐化合物30‑60份，氧化物2‑9份，分解剂0.5‑0.8份，抗氧剂0.2‑0.5份，具体地磷酸盐化合物为磷酸氢钡、磷酸氢二钡、磷酸镁或磷酸铵，硼酸盐化合物为硼酸钙或硼酸锌，氧化物为氧化锌或氧化钙。本发明不含重金属，无毒害，该阻燃剂的机理是磷和硼起协同作用，磷和溴又和溴起反应协同效果，二者合成一同和溴的作用增加其阻燃效果，是三氧化二锑的替代产品，节省能源降低生产成本。

Description

一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂及其制备方法。

背景技术

溴系阻燃剂：大多在200℃～300℃下分解，分解时通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基，延缓或终止燃烧的链反应，释放出的HBr 是一种难燃气体，可以覆盖在材料的表面，起到阻隔表面可燃气体的作用。溴系阻燃剂的适用范围广泛，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一，主要产品有十溴二苯醚、四澳双酚A、五溴甲苯和六溴环十二烷等。三是磷系阻燃剂：也是一种阻燃性能良好的阻燃剂，在全球阻燃剂非卤化动向的驱使下，国外对此进行了大量的研究。有机磷系阻燃剂主要产品有磷酸三苯酚、磷酸二甲苯酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。含磷无机阻燃剂主要产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。红磷的阻燃效果比磷酸酯类的阻燃效果更好。其用量也在增加。含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发。不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。

卤素阻燃剂的优点是用量少、阻燃效率高且适应性广，但其严重缺点是燃烧时生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体，危害很大。近几年开发无卤阻燃剂取代卤素阻燃剂已成为世界阻燃发展趋势。研究开发新型阻燃剂，降低材料燃烧时的烟量及有毒气体量，成为近年来阻燃领域中的重点研究课题之一。

目前采用的抑烟剂主要以金属氧化物、过渡金属氧化物为主，主要有硼酸锌、铝化合物（三氧化铝、铅酸铵）及其复配物、镁－锌复合物、二茂铁、氧化锡、氧化铜等。协同体系阻燃效果好、成本低，既可阻燃又可抑烟，还具有一些特殊功能，常用的协同体系主要是卤－磷、锑－磷、磷－氮等，达到提高阻燃性能的目的。红磷是主要的阻燃协效制之一，它对氢氧化铝、氮等阻燃体系都有协效作用。磷系阻燃剂材料的制造及阻燃机理方法；多聚磷酸盐在着火物表面上形成一定厚度的玻璃层状物，它可以渗透到可燃物的气孔内，并阻止空气与可燃物的接触而起到防火层作用。磷酸铵盐分解放出的氨对火焰也能起抑制和冷却作用，磷酸铵盐还可以使燃烧物表面炭化，这种炭化层是热的不良导体，可以减缓燃烧过程，降低火焰温度对火焰起着中断燃烧链反应的使用。由上述可见，现有的阻燃剂，都包含着一定量的重金属，容易产生有害物质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，由磷酸盐化合物、硼酸盐化合物、氧化物、分散剂和抗氧剂组成，按照重量份数计分别为：磷酸盐化合物30-60份，硼酸盐化合物30-60份，氧化物2-9份，分解剂0.5-0.8份，抗氧剂0.2-0.5份。

所述磷酸盐化合物为磷酸氢钡、磷酸氢二钡、磷酸镁或磷酸铵。

所述硼酸盐化合物为硼酸钙或硼酸锌。

所述氧化物为氧化锌或氧化钙。

所述阻燃剂由磷酸氢钡、硼酸钙、氧化物、分散剂和抗氧剂组成。

一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

按照预设重量选取原材料：磷酸盐化合物、硼酸盐化合物、氧化物、分散剂和抗氧剂，加入搅拌机内搅拌，混合均匀；

经加热、蒸发，再采用去离子水洗涤干燥后，得到成品阻燃剂。

本发明不含重金属，无毒害，该阻燃剂的机理是磷和硼起协同作用，磷和溴又和溴起反应协同效果，二者合成一同和溴的作用增加其阻燃效果，是三氧化二锑的替代产品，节省能源降低生产成本。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例一

一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，由按照重量份数计的磷酸氢钡30份，硼酸钙60份，氧化物9份，分散剂0.8份和抗氧剂0.2份组成，将以上原材料投入搅拌机内高速旋转搅拌，充分粉碎混合均匀，经加热、蒸发，再采用去离子水洗涤干燥后，得到成品阻燃剂。

实施例二

一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，由按照重量份数计的磷酸氢钡45份，硼酸钙50份，氧化物4份，分散剂0.5份和抗氧剂0.5份组成，将以上原材料投入搅拌机内高速旋转搅拌，充分粉碎混合均匀，经加热、蒸发，再采用去离子水洗涤干燥后，得到成品阻燃剂。

实施例三

一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，由按照重量份数计的磷酸氢钡60份，硼酸钙32份，氧化物7份，分散剂0.7份和抗氧剂0.3份组成，将以上原材料投入搅拌机内高速旋转搅拌，充分粉碎混合均匀，经加热、蒸发，再采用去离子水洗涤干燥后，得到成品阻燃剂。

实施例四

一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，由按照重量份数计的磷酸氢钡50份，硼酸钙43份，氧化物6份，分散剂0.6份和抗氧剂0.4份组成，将以上原材料投入搅拌机内高速旋转搅拌，充分粉碎混合均匀，经加热、蒸发，再采用去离子水洗涤干燥后，得到成品阻燃剂。

磷阻燃机理

1.磷有机物受热分解产生的磷酸、偏磷酸可起复盖作用；多聚偏磷

酸可促进炭化层的形成，故它们在固相产生的阻燃效力与卤化物受热分解放出的卤化氢在气相中发挥的阻燃作用协同，从而大大增加了阻燃性。

2.磷有机物的分解产物与卤有机物的分解产物可以相互反应，生成PX3、PX5、POX3等磷卤化合物，它们的比重均较卤化氢大，难挥发，故起到有效的隔离空气中氧的复盖作用，起到增加其的阻燃性。有关变化：含磷阻燃剂→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸，聚偏磷酸是强酸，其分子可以质子化，有强的脱水功能，促进有机高聚物脱水而炭化，形成炭化层，保护下面的有机物的基质不再受到火与热的侵袭。

3.作为反应型阻燃剂含磷类与含溴阻燃剂并用有协同效应。在整个反应型阻燃剂使用增长率不大的情况下，这种磷—溴体系的反应型阻燃剂在一些有特殊要求的用途中（例如用于环氧树脂印刷电路板），有其显著的优越性，它的尺寸稳定性好，耐热性好，还可以大幅度减少溴的用量。例如原来需要52 份四溴双酚A 的配方，由于加入35 份磷的阻燃剂，前者的用量可减少到28 份而仍能达到UL94V—0 级的要求。在焊接温度（约300℃）下的热稳定性可以从2.5min 增加到5min。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，其特征在于，由磷酸盐化合物、硼酸盐化合物、氧化物、分散剂和抗氧剂组成，按照重量份数计分别为：磷酸盐化合物30-60份，硼酸盐化合物30-60份，氧化物2-9份，分解剂0.5-0.8份，抗氧剂0.2-0.5份。

2.根据权利要求1所述的可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，其特征在于，所述磷酸盐化合物为磷酸氢钡、磷酸氢二钡、磷酸镁或磷酸铵。

3.根据权利要求2所述的可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，其特征在于，所述硼酸盐化合物为硼酸钙或硼酸锌。

4.根据权利要求3所述的可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，其特征在于，所述氧化物为氧化锌或氧化钙。

5.根据权利要求4所述的可替代三氧化二锑的阻燃协效剂，其特征在于，所述阻燃剂由磷酸氢钡、硼酸钙、氧化物、分散剂和抗氧剂组成。

6.一种根据权利要求5所述的可替代三氧化二锑的阻燃协效剂的制备方法，包括以下步骤：

按照预设重量选取原材料：磷酸盐化合物、硼酸盐化合物、氧化物、分散剂和抗氧剂，加入搅拌机内搅拌，混合均匀；

经加热、蒸发，再采用去离子水洗涤干燥后，得到成品阻燃剂。