CN114395291A - 一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其是涉及一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法和应用，包括以下原料组分：磷系阻燃剂、烧结助剂和表面处理剂，其中，磷系阻燃剂重量份为0‑40份，烧结助剂重量份为0‑20份，表面处理剂重量份为1‑2份；本发明主要是在不改变原有塑料高分子材料的性能上，表面通过喷涂一层或者多层阻燃油墨涂层阻隔火焰的燃烧，从而达到不改变塑料高分子材料的性能的条件下提高材料的阻燃等级，且有效的降低了阻燃高分子材料的成本，本发明特别适用于厚度为1mm以下塑料高分子材料(型材、薄膜、塑胶电子件)的阻燃改性达到UL‑94V0等级。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其是涉及一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术
油墨作为生产生活中常用品之一，在生产和学习过程中大量应用。随着技术的发展，对油墨功能的需求越来越高。现在越来越多的使用油墨的产品容易着火燃烧，一旦发生燃烧，可能完全损毁该产品。现有技术中，油墨通常不具备阻燃性能。
目前很多高分子材料的阻燃改性大多数都是通过双螺杆挤出机混炼挤出造粒形成阻燃改性材料，在阻燃改性往往都要添加10％-50％的阻燃剂，阻燃改性后的材料都会出现材料各种性能(力学性能、电性能等)的降低，并且阻燃改性材料中添加大量的阻燃剂需要增加更多的阻燃成本，特别是对于超薄的薄膜类产品添加大量阻燃剂后才可以实现阻燃，但是阻燃后的高分子材料会出现各种性能的降低而不能使用。
发明内容
本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
一种油墨用高效无卤阻燃剂，包括以下原料组分：磷系阻燃剂、烧结助剂和表面处理剂，其中，磷系阻燃剂重量份为0-40份，烧结助剂重量份为0-20份，表面处理剂重量份为1-2份，磷系阻燃剂包括三聚磷酸铝、二乙基次膦酸铝、酸式磷酸铝钠、微胶囊包覆红磷、磷酸硼中的至少一种；烧结助剂包括磷酸三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺中的至少一种；表面处理剂包括含氢硅油、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
优选地，磷系阻燃剂采用三聚磷酸铝和二乙基次膦酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用含氢硅油，其中，三聚磷酸铝重量份为20份，二乙基次膦酸铝重量份为10份，氰尿酸三聚氰胺重量份为20份，含氢硅油重量份为2份。
优选地，磷系阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和三聚磷酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用含氢硅油，其中，三聚磷酸铝重量份为25份，二乙基次膦酸铝重量份为15份，氰尿酸三聚氰胺重量份为10份，含氢硅油重量份为2份。
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优选地，磷系阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和三聚磷酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其中，三聚磷酸铝重量份为30份，二乙基次膦酸铝重量份为15份，氰尿酸三聚氰胺重量份为5份，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷重量份为2份。
一种油墨用高效无卤阻燃剂的制备方法，包括上述所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，包括如下步骤：
步骤1，将磷系阻燃剂、烧结助剂和表面处理剂按照重量份50份，纯净水50份加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂。
一种油墨用高效无卤阻燃剂的应用，包括采用上述一种油墨用高效无卤阻燃剂的制备方法制备出来的油墨用高效无卤阻燃剂，准备油墨用高效无卤阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；将油墨用高效无卤阻燃剂和普通聚酯油墨放入高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料，得到阻燃油墨，将阻燃油墨喷涂于高分子材料表面形成一层或者多层阻燃涂层，经过烘干后形成阻燃油墨喷涂覆盖的高分子材料，高分子材料包括塑料器件或薄膜。
优选地，将阻燃油墨喷涂的厚度为30um，高分子材料的厚度为1mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明主要是在不改变原有塑料高分子材料的性能上，表面通过喷涂一层或者多层阻燃油墨涂层阻隔火焰的燃烧，从而达到不改变塑料高分子材料的性能的条件下提高材料的阻燃等级，且有效的降低了阻燃高分子材料的成本，本发明特别适用于厚度为1mm以下塑料高分子材料(型材、薄膜、塑胶电子件)的阻燃改性达到UL-94V0等级。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明采用以下技术方案予以实现；一种油墨用高效无卤阻燃剂，包括以下原料组分：磷系阻燃剂、烧结助剂和表面处理剂，其中，磷系阻燃剂重量份为0-40份，烧结助剂重量份为0-20份，表面处理剂重量份为1-2份，磷系阻燃剂包括三聚磷酸铝、二乙基次膦酸铝、酸式磷酸铝钠、微胶囊包覆红磷、磷酸硼中的至少一种；烧结助剂包括磷酸三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺中的至少一种；表面处理剂包括含氢硅油、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；
上述原料组分中，有机磷系阻燃剂大都具有低烟、无毒、低卤、无卤等优点，符合阻燃剂的发展方向，具有很好的发展前景；磷添加剂的作用机理，是阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层；碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。
烧结助剂又称助烧剂，陶瓷烧结过程中加入的促进烧结致密化的氧化物或非氧化物。
表面处理剂采用含氢硅油、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，其中，含氢硅油在金属触媒作用下，可在适当温度下交联，在各种基材表面形成防水膜，广泛用作织物、灭火剂(干粉)、纸张、金属、皮革、木材、玻璃、水泥、陶瓷、大理石的防水剂、防粘剂或防蚀剂等；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷用于不饱和聚脂复合材料中，可以提高复合材料机械性能、电气性能、透光性能，特别是能大幅度提高复合材料的湿态性能。
下面将结合具体参数的实施例对本发明的实施方案进行详细描述，并通过表1进行总结，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
【实施例1】
一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法包括以下步骤：
步骤1，取二乙基次膦酸铝10份和三聚磷酸铝20份作为磷系阻燃剂，取氰尿酸三聚氰胺20份作为烧结助剂，取含氢硅油2份作为表面处理剂，再加入纯净水50份，将其在加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对细度为10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂；
步骤5，油墨用高效无卤阻燃剂可以与普通聚酯油墨混合后形成阻燃油墨涂料，阻燃油墨的制作方法为添加油墨用高效无卤阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；在高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料即可得到阻燃油墨；
步骤6，取阻燃油墨喷涂30um厚度于1mm厚度PET薄膜材料后烘干，并检测该材料的阻燃性能，具体检测方法和检测结果：
按照IEC60695-11-5：2016针焰测试，通过针焰测试120s不起燃；PET样条垂直燃烧通过UL-94V0级阻燃测试，阻燃油墨阻隔性能优异。
【实施例2】
一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法包括以下步骤：
步骤1，取二乙基次膦酸铝15份和三聚磷酸铝25份作为磷系阻燃剂，取氰尿酸三聚氰胺10份作为烧结助剂，取含氢硅油2份作为表面处理剂，再加入纯净水50份，将其在加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对细度为10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂；
步骤5，油墨用高效无卤阻燃剂可以与普通聚酯油墨混合后形成阻燃油墨涂料，阻燃油墨的制作方法为添加本发明阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；在高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料即可得到阻燃油墨；
步骤6，取阻燃油墨喷涂30um厚度于1mm厚度PET薄膜材料后烘干，并检测该材料的阻燃性能，具体检测方法和检测结果：
按照IEC60695-11-5：2016针焰测试，通过针焰测试120s不起燃；PET样条垂直燃烧通过UL-94V0级阻燃测试，阻燃油墨阻隔性能优异。
【实施例3】
一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法包括以下步骤：
步骤1，取二乙基次膦酸铝25份和三聚磷酸铝10份作为磷系阻燃剂，取氰尿酸三聚氰胺15份作为烧结助剂，取含氢硅油2份作为表面处理剂，再加入纯净水50份，将其在加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对细度为10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂；
步骤5，油墨用高效无卤阻燃剂可以与普通聚酯油墨混合后形成阻燃油墨涂料，阻燃油墨的制作方法为添加本发明阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；在高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料即可得到阻燃油墨；
步骤6，取阻燃油墨喷涂30um厚度于1mm厚度PET薄膜材料后烘干，并检测该材料的阻燃性能，具体检测方法和检测结果：
按照IEC60695-11-5：2016针焰测试，通过针焰测试120s不起燃；PET样条垂直燃烧通过UL-94V0级阻燃测试，阻燃油墨阻隔性能优异。
【实施例4】
一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法包括以下步骤：
步骤1，取二乙基次膦酸铝30份和三聚磷酸铝10份作为磷系阻燃剂，取磷酸三聚氰胺10份作为烧结助剂，取含氢硅油2份作为表面处理剂，再加入纯净水50份，将其在加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对细度为10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂；
步骤5，油墨用高效无卤阻燃剂可以与普通聚酯油墨混合后形成阻燃油墨涂料，阻燃油墨的制作方法为添加本发明阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；在高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料即可得到阻燃油墨；
步骤6，取阻燃油墨喷涂30um厚度于1mm厚度PET薄膜材料后烘干，并检测该材料的阻燃性能，具体检测方法和检测结果：
按照IEC60695-11-5：2016针焰测试，通过针焰测试120s不起燃；PET样条垂直燃烧通过UL-94V0级阻燃测试，阻燃油墨阻隔性能优异。
【实施例5】
一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法包括以下步骤：
步骤1，取二乙基次膦酸铝15份和三聚磷酸铝30份作为磷系阻燃剂，取氰尿酸三聚氰胺5份作为烧结助剂，取含氢硅油2份作为表面处理剂，再加入纯净水50份，将其在加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对细度为10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂；
步骤5，油墨用高效无卤阻燃剂可以与普通聚酯油墨混合后形成阻燃油墨涂料，阻燃油墨的制作方法为添加本发明阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；在高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料即可得到阻燃油墨；
步骤6，取阻燃油墨喷涂30um厚度于1mm厚度PET薄膜材料后烘干，并检测该材料的阻燃性能，具体检测方法和检测结果：
按照IEC60695-11-5：2016针焰测试，通过针焰测试120s不起燃；PET样条垂直燃烧通过UL-94V0级阻燃测试，阻燃油墨阻隔性能优异。
【实施例6】
一种油墨用高效无卤阻燃剂及其制备方法包括以下步骤：
步骤1，取二乙基次膦酸铝15份和三聚磷酸铝30份作为磷系阻燃剂，取氰尿酸三聚氰胺5份作为烧结助剂，取γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷2份作为表面处理剂，再加入纯净水50份，将其在加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对细度为10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂；
步骤5，油墨用高效无卤阻燃剂可以与普通聚酯油墨混合后形成阻燃油墨涂料，阻燃油墨的制作方法为添加本发明阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；在高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料即可得到阻燃油墨；
步骤6，取阻燃油墨喷涂30um厚度于1mm厚度PET薄膜材料后烘干，并检测该材料的阻燃性能，具体检测方法和检测结果：
按照IEC60695-11-5：2016针焰测试，通过针焰测试120s不起燃；PET样条垂直燃烧通过UL-94V0级阻燃测试，阻燃油墨阻隔性能优异。
表1
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，包括以下原料组分：磷系阻燃剂、烧结助剂和表面处理剂，其中，磷系阻燃剂重量份为0-40份，烧结助剂重量份为0-20份，表面处理剂重量份为1-2份，磷系阻燃剂包括三聚磷酸铝、二乙基次膦酸铝、酸式磷酸铝钠、微胶囊包覆红磷、磷酸硼中的至少一种；烧结助剂包括磷酸三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺中的至少一种；表面处理剂包括含氢硅油、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，磷系阻燃剂采用三聚磷酸铝和二乙基次膦酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用含氢硅油，其中，三聚磷酸铝重量份为20份，二乙基次膦酸铝重量份为10份，氰尿酸三聚氰胺重量份为20份，含氢硅油重量份为2份。
3.根据权利要求1所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，磷系阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和三聚磷酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用含氢硅油，其中，三聚磷酸铝重量份为25份，二乙基次膦酸铝重量份为15份，氰尿酸三聚氰胺重量份为10份，含氢硅油重量份为2份。
4.根据权利要求1所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，磷系阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和三聚磷酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用含氢硅油，其中，三聚磷酸铝重量份为10份，二乙基次膦酸铝重量份为25份，氰尿酸三聚氰胺重量份为15份，含氢硅油重量份为2份。
5.根据权利要求1所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，磷系阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和三聚磷酸铝，烧结助剂采用磷酸三聚氰胺，表面处理剂采用含氢硅油，其中，三聚磷酸铝重量份为10份，二乙基次膦酸铝重量份为30份，磷酸三聚氰胺重量份为10份，含氢硅油重量份为2份。
6.根据权利要求1所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，磷系阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和三聚磷酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用含氢硅油，其中，三聚磷酸铝重量份为30份，二乙基次膦酸铝重量份为15份，氰尿酸三聚氰胺重量份为5份，含氢硅油重量份为2份。
7.根据权利要求1所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，磷系阻燃剂采用二乙基次膦酸铝和三聚磷酸铝，烧结助剂采用氰尿酸三聚氰胺，表面处理剂采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其中，三聚磷酸铝重量份为30份，二乙基次膦酸铝重量份为15份，氰尿酸三聚氰胺重量份为5份，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷重量份为2份。
8.一种油墨用高效无卤阻燃剂的制备方法，包括权利要求1-7任一项所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将磷系阻燃剂、烧结助剂和表面处理剂按照重量份50份，纯净水50份加入高速搅拌桶中高速分散15分钟形成浆料，备用；
步骤2，将浆料加入砂磨机中研磨至细度为10微米以下的浆料，备用；
步骤3，采用高速离心机对10微米以下的浆料进行固液分离脱水，形成含水率较低的固体产物；
步骤4，将上述固体产物导入闪蒸干燥机中闪蒸干燥、粉碎、分级，即可得到油墨用高效无卤阻燃剂。
9.一种油墨用高效无卤阻燃剂的应用，包括采用权利要求8制备出来的油墨用高效无卤阻燃剂，其特征在于，准备油墨用高效无卤阻燃剂0-50重量份，普通聚酯油墨50-100重量份；将油墨用高效无卤阻燃剂和普通聚酯油墨放入高速分散桶中高速分散60分钟，再经过三辊研磨机分散后出料，得到阻燃油墨，将阻燃油墨喷涂于高分子材料表面形成一层或者多层阻燃涂层，经过烘干后形成阻燃油墨喷涂覆盖的高分子材料，高分子材料包括塑料器件或薄膜。
10.根据权利要求9所述的一种油墨用高效无卤阻燃剂的应用，其特征在于，将阻燃油墨喷涂的厚度为30um，高分子材料的厚度为1mm。
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