阻燃母粒及基于其的磷氮类膨胀型阻燃材料及其制造方法技术

本发明专利技术属于无卤膨胀型阻燃材料技术领域，公开了一种多功能阻燃母粒及基于其的磷氮类膨胀型阻燃材料及其制造方法。该多功能阻燃母粒由以下组分制备得到：基体树脂、磷酸类化合物、多碳多羟基化合物、含氮多碳类化合物、偶联剂。本发明专利技术提供了一种集酸源、碳源、气源三位一体的多功能阻燃母粒，起到表面包覆、降低吸湿性、提高其与基料之间的相容性、分散、阻燃等多功能一体作用。本发明专利技术的多功能阻燃母粒中含有磷酸酯衍生物，使得阻燃材料达到低烟、无滴落及阻燃V‑0等级，与现有的膨胀型阻燃剂相比，抗析出和防潮性优于现有的膨胀型阻燃剂，在达到相同的阻燃效果时，用量明显减少(添加量在22～28％即可)，从而降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无卤膨胀型阻燃材料
，特别涉及一种多功能阻燃母粒及基于其的磷氮类膨胀型阻燃材料及其制造方法。
技术介绍
利用卤系阻燃剂来改善高分子材料的易燃现象，其添加量少、阻燃效果显著。卤系阻燃体系主要是通过降解产生卤化氢气体或者卤化物而发挥阻燃作用，但这些化合物增加了火灾中有毒、遮蔽性气体的生成量，对环境污染大，同时也会对人体健康造成损害，如同其它有毒的重金属(如铅、镉、水银、六价铬等)，欧盟(EuropeanUnion)在欧盟电子电机中危害物资禁用(RestrictionoftheUseofHazardousSubstancesinelectricalandelectronicequipment,RoHS)指令中决定在2006年7月1日全面禁止PBB(PolybrominatedBiphenyls)及PBDE(PolybrominatedDiphenylEthers)等溴系阻燃剂的使用。因此，含卤素的阻燃剂将会逐步被取代。氢氧化镁、氢氧化铝等无机阻燃剂具有填充、环保、稳定性好等优点，其阻燃机理为：在燃烧时分解成金属氧化物和水，吸收大量热量，同时脱水反应产生大量水蒸气稀释可燃性气体，而金属氧化物形成一个覆盖层，从而阻止氧气继续燃烧。但由于这类无机阻燃剂添加量大(一般为50～70wt％)，因此对高分子材料的加工性能的影响较大。此外，现有技术中的阻燃剂为膨胀型阻燃剂，其采用的是阻燃剂的热降解产物促进聚合物表面迅速脱水碳化，形成碳化层，利用单质炭不产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧，达到阻燃保护的效果的阻燃机理。然而，无论是单组分还是三组分膨胀型阻燃剂都有以下几个缺点：其一是单组分盐类主要是在水中合成，产率较低；其二是膨胀型阻燃剂的主要成分的相对分子质量低，在加工过程中与基体不相容，易于迁移或析出现象，导致阻燃材料机械性能下降，达不到阻燃的效果。为了解决这些问题，中国专利CN1891706A中报道的双(2，6,7-三氧-1-磷-双环[2.2.2]辛烷-1-氧甲基)磷酸酯4,4’-二氨基二苯基甲烷盐等，虽然效果显著，但是由于其生产成本高，合成工艺复杂而且副产物多限制了其使用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种集酸源、碳源、气源三位一体的多功能阻燃母粒，该母粒可起到表面包覆、降低吸湿性、提高其与基料之间的相容性、分散、阻燃等多功能一体作用。且本发明阻燃母粒中含有三(1-氧代-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷亚甲基-4)磷酸酯和2,2-二甲基-1,3-丙二醇-二(新戊二醇)双磷酸酯等磷酸酯衍生物中的至少一种，使其阻燃效果好、无析出、无毒、低烟、无滴落。本专利技术另一目的在于提供一种基于上述阻燃母粒的磷氮类膨胀型阻燃材料。本专利技术再一目的在于提供一种上述磷氮类膨胀型阻燃材料的制备方法。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种多功能阻燃母粒，由以下组分制备得到：基体树脂、磷酸类化合物、多碳多羟基化合物、含氮多碳类化合物、偶联剂；所述的磷酸类化合物、多碳多羟基化合物和含氮多碳类化合物的质量比例优选为(1.8～4.7)：(0.6～2.5)：(0.6～2.8)；所述偶联剂的量为母粒总质量的0.15～3％；所用基体树脂的量适量即可，优选为母粒总质量的20～40％。所述的基体树脂可根据实际生产需要进行选用，如可为聚烯烃树脂、聚烯烃共聚物树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂等本领域常规生产使用树脂。本专利技术的多功能阻燃母粒中，所述磷酸类化合物、多碳多羟基化合物以及含氮多碳类化合物反应生成三(1-氧代-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷亚甲基-4)磷酸酯及2,2-二甲基-1,3-丙二醇-二(新戊二醇)双磷酸酯等磷酸酯衍生物，使其阻燃效果好、无析出、无毒、低烟、无滴落。所述的磷酸类化合物优选为多聚磷酸铵、焦磷酸三聚氰胺、正二三磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺和正磷酸三聚氰胺中的至少一种以任意比例混合。所述的多碳多羟基化合物优选为季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、淀粉和酚醛树脂中的至少一种以任意比例混合。所述的含氮多碳类化合物优选为氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、正二三磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺甲醛和硼酸三聚氰胺中的至少一种以任意比例混合。所述的偶联剂优选为钛酸酯偶联剂，更优选为钛酸酯偶联剂YDH-109、钛酸酯偶联剂YDH-201和钛酸酯偶联剂YDH-401中的至少一种以任意比例混合。本专利技术的多功能阻燃母粒通过将上述组分混合后挤出熔融造粒，即可获得。所用的磷酸类化合物、多碳多羟基化合物、含氮多碳类化合物使用前优选分别进行干燥，更优选在100℃环境下鼓风干燥3～6小时。本专利技术还提供一种采用上述多功能阻燃母粒制造的磷氮类膨胀型阻燃材料，由包含以下质量百分比的组分制备得到：阻燃母粒22～28％；聚烯烃树脂59～73％；增韧剂4～10％；抗氧剂0.1～0.6％；填料0.5～10％；润滑剂0.1～0.5％，以上组分总质量百分数为100％。所述阻燃母粒中使用的基体树脂优选为相应的聚烯烃树脂。所述的聚烯烃树脂优选为聚丙烯、聚乙烯、聚1-丁烯和聚4-甲基-1-戊烯中的至少一种以任意比例混合。所述的增韧剂为本领域已知使用的增韧剂均可，优选为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、顺丁橡胶和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种以任意比例混合。所述的抗氧剂为本领域常规使用的抗氧剂即可，优选包括主抗氧剂和辅助抗氧剂。所述的主抗氧剂优选为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的至少一种以任意比例混合。所述的辅助抗氧剂优选为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯he硫代二丙酸二硬脂醇酯中的至少一种以任意比例混合。所述的填料为本领域已知使用的填料均可，优选为沸石、硼酸锌、膨胀石墨、硅胶、二氧化硅、蒙脱土、氢氧化镁、氢氧化铝、钛白粉和水镁石中的至少一种以任意比例混合。所述的润滑剂为本领域已知使用的润滑剂均可，优选为甲基硅油、液体石蜡、二乙基硅氧烷和聚乙烯蜡中的至少一种以任意比例混合。本专利技术还提供一种上述磷氮类膨胀型阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：将22～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能阻燃母粒，其特征在于由以下组分制备得到：基体树脂、磷酸类化合物、多碳多羟基化合物、含氮多碳类化合物、偶联剂；所述的磷酸类化合物、多碳多羟基化合物和含氮多碳类化合物的质量比例为(1.8～4.7)：(0.6～2.5)：(0.6～2.8)；所述偶联剂的量为母粒总质量的0.15～3％；所用基体树脂的量为母粒总质量的20～40％。

【技术特征摘要】
1.一种多功能阻燃母粒，其特征在于由以下组分制备得到：基体树脂、
磷酸类化合物、多碳多羟基化合物、含氮多碳类化合物、偶联剂；
所述的磷酸类化合物、多碳多羟基化合物和含氮多碳类化合物的质量比例
为(1.8～4.7)：(0.6～2.5)：(0.6～2.8)；
所述偶联剂的量为母粒总质量的0.15～3％；
所用基体树脂的量为母粒总质量的20～40％。
2.根据权利要求1所述的多功能阻燃母粒，其特征在于：所述的磷酸类
化合物为多聚磷酸铵、焦磷酸三聚氰胺、正二三磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰
胺和正磷酸三聚氰胺中的至少一种以任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的多功能阻燃母粒，其特征在于：所述的多碳多
羟基化合物为季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、淀粉和酚醛树脂中的至少
一种以任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的多功能阻燃母粒，其特征在于：所述的含氮多
碳类化合物为氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺、正磷酸三聚氰胺、正二三磷酸三聚
氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺甲醛和硼酸三聚氰胺中的至少一种以任意比
例混合。
5.根据权利要求1所述的多功能阻燃母粒，其特征在于：所述的偶联剂
为钛酸酯偶联剂YDH-109、钛酸酯偶联剂YDH-201和钛酸酯偶联剂YDH-401
中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建一，何志远，朱黎，何建平，林志丹，
申请(专利权)人：东源顺亨塑胶阻燃材料厂，
类型：发明
国别省市：广东;44