TW201200582A - High-temperature core-shell halogen-free flame retardant material - Google Patents

Description

201200582 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種阻燃劑材料的包覆技術 殼技術將外層包覆-層可耐高溫的材質，阻止阻燃劑在加工溫== ，將阻燃劑的初始裂解溫度往後延續到25〇〇c以上。 [先前技術】 隨著高分子材料工業的發展，塑料、橡膠、纖維等合成㈣，越來 越廣泛地用於建築、化工、光電及交通工具等領域，因某些高分子材料 的易燃性，阻燃技術受到全球性的關注。阻燃劑是為提昇高分子材料難 燃的添加劑，可使含有阻燃劑的材料減少火災危險，降低火災發生率。 防火意識的增強是全球阻燃劑市場，呈現良好市場前景、巨大發展潛力 重要原因。隨著曰漸嚴格的防火安全標準和塑料產量的快速增長，近幾 年全球阻燃劑的市場需求也呈增長趨勢。阻燃劑在經歷了 20世紀八十年 代初的逄勃發展後，已進入穩步發展階段。隨著合成材 應用倾的不斷拓展，阻燃劑在化學建材、電子電器、交通運輸、航空 阻丨豕具、室内裝飾、衣食住行等各個領域中具有廣闊的市場前景， ·，，、劑已成為僅次於增_的第二A高分子材料之改性添加劑。 ㈣的阻燃劑可用於各種不同用途，且絕大部份為泛用塑膠上的使 ，泛用塑膠加工溫度要求較低(<230t)，所以任何系統的阻燃劑 二二4 〇而求但如要用在工程塑膠_狀_ plastics)上，其加卫 主往超過2坑’而—般泛用塑膠所使用的阻燃劑耐熱性較差，在 則就開域解，並不能廣泛添加於玉程塑膠内。 Z塑膠具树熱性、耐候性、耐化學品性、電氣性能優異、吸水 、良好等優點’被廣泛翻於電子電氣、汽車、機械、家用電 201200582 長期以I電^電^^業，該行業對材料大多有阻燃要求。 L ===是氫氧化_無_阻燃劑應用在工程塑 *，其阻燃效率:、==這:無機阻燃劑與有機阻燃系相 性能等不足的缺點/ 易團聚'影響基體材料的力學 2 效果雖然可以和_燃效果匹敵，但高溫加工會產 τρρ^ 造成加工設備的侵_員壞；有機磷(BAPP、 )_鱗低，制添加量高，騎㈣ (ΑΡΡ等），添加量大日細料觸舰峨大。 ·應 3.氮系_劑分解溫度較高⑽以分解溫度〈戰） 被視為工程轉__潛錢，但其添加«較/，、會嚴 重衫響塑膠物性與化性，目前市面上的工程塑膠阻燃劑大都屬於鱗_ 氮類共聚物，結合碟系和氮系的優點，並在達到相同阻燃等級下， 減少^系的使用量’但目前工程塑膠上的阻燃劑耐溫程度依然不足 在同’皿的清况下進行塑膠混練的動作時阻燃劑都會產生裂解。 為解決工程塑膠於加工時添加劑因高溫裂解、添加量偏高及目前改 質技術(改質紅罐’稱為『白化紅碟』）操作過程中存在氣爆危險性和遷 徙的現象之問題’本專糊用核姻师teehn_y)將原本無 法承受高溫混練的阻燃劑利用核殼技術，將外層包覆_層可耐高溫㈣ 質’阻止阻顧在加卫溫度時祕，將賴_鶴溫度往後延續到 250°C以上。 而早期的核殼技術大多應用在耐衝擊包覆材與界面相容劑的開發為 201200582 主。近年來隨著阻燃技術進展使核殼包覆與相關改質技術的應用々員域大 幅擴增；專利7511091則是以EPDM與壓克力橡膠以核殼的;式二 衝擊包覆材。專利7018567則是以PMMA包覆橡膠作為抗衝擊^^ 應用在PC的阻燃材料上。專利6956073是以聰作為阻燃劑的包覆層 ，形成核殼型的阻燃劑◊專利683397是核殼阻燃型pc的加工=二曰 6827882、6498288是以彈性體包覆在阻燃劑外，與pc做成阻燃^ 專利6657親是以SPS包覆在阻燃劑外層，應用在ps材料的阻燃。專 利66Π824贱以P^A包覆的彈性體，做為阻燃材料的増章刀劑·。·專利 6518357是以sUsesquioxane做為阻燃劑，搭配核殼型的衝擊包覆材來做 成PC阻燃材料。專利6465555、6448324是以漠系阻燃劑搭配衝擊包覆 材做為阻騎料，及其射出成型與吹叙方法。專利⑽⑽是以核殼 型壓克力系橡膠作為抗衝擊包覆材’添加在pc聞材料中。專利 624252G以金屬剛劑作為核^ ’外面覆上—層雜贿作為核殼型 阻燃劑。專利6204313是以娜與壓克力橡朦共聚物包覆在阻燃劑外層 ，提升_输基材_容性。專利6麵51是以橡料的共聚物包覆 在阻燃劑外層，形成粒徑大小在1/im左右的微粒，用以分散在PE樹脂 中。專利57〗455〇是以壓克力橡膠共聚物包覆在金屬離子外層，作為 PA/PPV共混物的抗衝擊包覆材。專利56937⑻是針對高溫型的工程塑膠 利用橡膠與彈性體包覆在阻燃劑外層，提升組燃劑的耐溫性。專利 5455292是以笨乙稀或丁二稀單體包覆在橡膠外層，做為抗衝擊包覆材 的添加材料。專利5418272則是以奶及_作為包覆層，做為财磨 耗包覆材添加絲射。專利训彻是添純殼獅抗衝擊包覆材， 應用在PBT/PC阻燃材料上。專利柳鶴是以石夕氧院包覆在阻燃劑外 層主要應用是在PC材料上。專利4791145、469249〇是以核殼型的抗 201200582 ppv #中’作為改4關強度協助發泡的助劑 疋·阻燃劑外包—層彈性體，添 燃級的彈性體。综觀上 Μ田中屯成阻 術與生產古” w 有許多研究致力於材料的包覆技 此除了二:： 低成本與多元化用途的核殼型材料，因 考量到核殼型#料、阻燃劑與工程塑膠未來的 之應範晴崎擴咖燃技術 【發明内容】 ' m本發明的目的，是在提供一種利用核殼技術將外層包覆一層可耐言 ii=nr。止阻燃劑在加工溫度時裂解，將阻_的初始裂解溫度往 ==上，使其低溫阻燃劑提升其裂解溫度並可有效阻燃高 ，二明具高溫核殼無函阻燃劑材料是由一可耐高溫材質經核 二覆技嶺’物職偷_咐㈣输分比的基 1ΓΓ0〜50重量百分比的包覆材(Shell)，其中該基材為無函_劑 機系_#卜魏型_、餐侧、氣纽燃劑及低溫 .、，、劑之组合；該包紐為高溫請㈣，是選自於魏合物、 化合物及任何可水解的金屬物的原料組合。 本發月的有益效果在於：透過核殼包覆技術，使可用於泛用塑膠之 低溫型阻_之裂解溫度提升，進而使所製得的高溫核殼嫌燃劑材 料可破使用於高溫4麵之加工製程，使本發明不但符合環保要求， 且能進-步對高溫卫程塑膠材料進行阻燃效果而深具實用價值。 201200582 【實施方式】 本發明具高溫核殼無齒阻燃劑材料的較佳實施例是由一無齒阻 _包覆加取，本靖方式_Μ技_本不能j 南溫的阻燃劑利用包覆作用進行耐燃劑保護。

其合成原理是利用溶膠娜合成方式，該高溫核殼無_然劑材料 包含有50,重量百分比的基材㈣、耗重量百分比的包覆材 (制），基制是選用我們想要包覆的_劑材料，主要為無__ 的選用，且較佳為選自於無機系阻燃劑、魏型阻燃劑、_阻姆劑、 氮系阻燃劑及低溫型阻燃劑之組合，及此等的—組合；包覆材是選用高 溫裂解材料，可以翻水玻璃(⑽）、TE〇s、氫氧傾、贿膝或是: 何可水解的金如旨化物，控淑應溫度、反應日鋼與溶液酸驗度，將包 覆材(無機外殼)包覆於基材（阻燃劑内核）上。且較佳是於溫度健〜％ C的條件下’在-μ喊合反應’並進行烘乾與料而製得。經實驗 證實’若該混合物中的基材含量高於％重量百分比及該包覆材的含量低 於10重量百分比’則所製出的高溫減無__材料的熱烈解溫度將 接近原料基材的數據，顯錢料具有耐触；若該混合物巾的基材含 量低於50重量百分比及包覆材的含量高於5G重量百分比則阻燃性質 急劇下降，較不符合高溫阻燃之需求。較佳地，該混合物係包含有 55〜85重量百分比的基材、15〜45重量百分比的包覆材。 <具體例1高溫核殼無齒阻燃劑材料(包覆磷氮系)製備> 其過程先取60 g_氮型阻燃劑、25 §的碟酸醋系列的阻燃劑作為 基材置於燒_ ’並以巾性有機溶_反應溶劑，置人超音波震盈機約 3分鐘(將阻燃劑做初步分散）。之後在攪拌下取乃g矽氧化合物(p〇iy· siloxane)，且为子量約為6000與16 g的二氧化石夕，其粒徑大小約 201200582 300nm作為包覆材加入於燒杯中，燒杯置入超音波震盪機約丨分鐘，常 溫攪拌30分鐘。之後將燒杯置入油浴鍋，攪拌下將溫度緩慢上升到7〇 度至溶液變成黏稠狀，移開油浴加熱而放置於150度烘箱中加熱4小時 。取出乾燥後粉體，以粉體分散機將粉體分散，可得具高溫核殼無函阻 燃劑材料。 <具體例2高溫核殼無齒阻燃劑材料(包覆氮系)製備> 其過程先取20 g的氮型阻燃劑作為基材置於燒杯内，並以水為溶劑 ，置入超音波震盪機約3分鐘(將阻燃劑做初步分散卜之後在攪拌下加 入HC1於燒杯中，控制PH=2_3左右，並取32 g的二氧化矽，其粒徑大 小約300nm與30g的TEOS作為包覆材，緩慢加入於燒杯中，燒杯置入 超音波震盪機約1分鐘。之後將燒杯置入油浴鍋，攪拌下將溫度緩慢上 升到75度，使用進行加熱迴流反應約6小時。將溶液過濾取上層粉體， 置於150度供箱，約4小時。取出乾燥後粉體，以粉體分散機將粉體分散 可得具高溫核殼無南阻燃劑材料。 <具體例3耐熱性與UL_94燃燒測試> ⑴根據TGA以每分鐘10度升溫對〈具體例卜2>所製得的高溫核 ___失重率(％) 200〜300。C 磷氮型阻燃劑 9.315 具體例1 6.093 氮型阻燃劑 5.034 具體例2 3.295 基材為PBT): 201200582 v〇 得說明的是， 之加工，其_阻_之介_雜會提=4配合其他工程塑膠 劑可以有效防止水氣 0並且在經過包覆之阻燃 歸納上述，本發η =因财而失效的結果降低。 優點，故能達到本發明的目t 劑材料，可獲致下述的功效及 由具體例1、2的耐熱與_㈣m結補林發__料益ή 阻燃劑材料確實能接古伞核叙無齒 制口目士 齒阻燃劑的耐熱溫度，進而使所製出的歸 UL-94 VG的等級。故實務上能被廣泛應用於高性能化產品， 使該高溫健錢_騎料符合產業_ f求而具實用價值。 =以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本 發明實施之範圍’即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明内容所作之 簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 Μ /»»% 【主要元件符號說明】 Μ 9

Claims (1)

1. 201200582 七、申請專利範圍： 1種_核&無㈣燃劑材料，是由—可耐高溫材質經減包覆技術製成 ’該高溫減無鹵阻_包含有5G，重量百分比的基材(CQrc)、胸〇重量 ΐ刀比的L覆材(Shell) ’其中該基材為無鹵阻燃劑，選自無機系阻燃劑、碟 氮型阻燃劑、填系阻燃劑、氣系阻燃劑及低溫型阻燃劑之組合；該包覆材為 高溫裂解材料’是選自於石夕化合物、石夕氧化合物的原料組合。 2、 依據t請專職㈣1項所述的高溫減無自嶋騎料，其合成原理是 利用溶膠郷合成方式，測反應溫度、反麟間與溶液祕度，將包覆材 包覆於基材上；且較佳是於溫度7忙〜赃的條件下，在—容器内混合反應 ，並進行烘乾與粉碎而製得。 3、 依據申請專利範圍第1項所述的高溫核殼無！I阻燃劑材料，包覆材可以選 用水玻璃(Si〇2)、TEOS、氫氧化紹、铭溶膠或是可水解的金屬醋化物。 4、 依據申請專利範圍第i項錢的高溫核殼無_阻燃劑材料，最佳關範圍 包含有55〜85韋量百分比的基材、15〜45重量百分比的包覆材。 201200582 四、相定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 無 五、本案若脊ibf式時，誚揭示最能顯示發明特徵你请式: 無