一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法及其组成的无卤阻燃聚烯烃组合物技术

本发明专利技术公开了含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，涉及聚烯烃膨胀阻燃组合物技术领域，包括以下步骤：(1)将二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例称量好后，置于高速搅拌混合机中搅拌混合均匀后得到含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物预混物，其结构通式中n为0‑100的整数，优选2‑50；m为0‑50的整数，优选2‑10；(2)将上述预混物通过高温脱水缩合反应得到结构中包含聚(焦)磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸铝盐的含有金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物，其中，步骤(1)所述的磷酸二氢铝二三聚氰胺盐，其合成方法为：将磷酸二氢铝与三聚氰胺按一定的摩尔比于一定温度下在水相反应一段时间后，经抽滤，洗涤干燥得到。

Method for preparing halogen-free intumescent flame retardant composition containing metal ion and halogen free flame retardant polyolefin composition thereof

The invention discloses a preparation method of a metal ion containing no halogen flame retardant polyolefin composition, relates to the technical field of expansion flame retardant composition, which comprises the following steps: (1) the two aluminum hydrogen phosphate two, two piperazine phosphate melamine salt according to the proportion of weighing after a high-speed stirred mixing mixer to be evenly mixed with the metal ion of halogen free intumescent flame retardant composition premix, the general structure of N was 0 100 integer, preferably 2 50; m 0 50 integer, preferably 2 10; (2) the premix through high temperature dehydration condensation reaction to obtain poly (coke) phosphate containing structure piperazine and poly aluminum phosphate melamine salt containing metal ions and halogen free intumescent flame retardant composition, wherein the step (1) of the two hydrogen phosphate aluminum two melamine salt, the synthesis method is: two hydrogen phosphate aluminum with melamine according to certain friction According to a certain temperature in aqueous reaction after a period of time, after filtering, washing and drying to obtain.

【技术实现步骤摘要】
一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法及其组成的无卤阻燃聚烯烃组合物
本专利技术属于聚烯烃膨胀阻燃组合物
，具体涉及一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法及其组成的无卤阻燃聚烯烃组合物。
技术介绍
膨胀阻燃剂用于阻燃聚合物时，不仅会因受热催化凝聚相热分解促进固相产物形成焦化炭层，并且其中的气相也会释放惰性气体一方面隔绝火焰，另一方面还可促进炭层膨胀。这种炭层可以起到隔热、隔氧、抑烟和防止熔滴的作用，且低烟、低毒，十分符合环境保护和阻燃要求的持续发展战略。以焦(聚)磷酸三聚氰胺盐和焦(聚)磷酸哌嗪盐作为主体成分新型无卤膨胀阻燃剂体系，具有极优的阻燃性能，其添加量低，且耐热稳定性和耐水析出性能有着显著的改善，是极具市场潜力的无卤阻燃剂。中国专利200480025664.8和201080035352.0分别分开了使用二磷酸哌嗪脱水缩合制备焦磷酸哌嗪的方法，并通过也焦磷酸三聚氰胺复配成阻燃剂，其对聚丙烯阻燃性能良好。中国专利20058000568.4和20088011182.9公开了以磷酸三聚氰胺盐和磷酸哌嗪盐为主要组分，辅以其他助剂改善其加工流动性的阻燃剂制备方法。但是上述专利皆以制备的焦(聚)磷酸三聚氰胺盐和焦(聚)磷酸哌嗪盐，通过混合后得到阻燃剂组合物，这不仅在生产需要更多的设备、成本等带来更多的工序，并且阻燃体系单一，应用受到一定的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中焦(聚)磷酸哌嗪盐阻燃体系单一、应用范围窄的缺陷，首先提供一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物。该组合物将金属铝离子引入了膨胀阻燃体系的结构中，提高了体系的耐热性；同时提高了体系的磷元素含量，并实现了磷、氮、铝三种阻燃元素的协效作用，提高了体系的阻燃性。本专利技术的另一目的在于提供的工艺简单易行，对设备要求低，产品的收率高达97％以上，且磷含量高的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法。本专利技术的第三目的是提供由上述含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法制得的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物组成的阻燃聚烯烃组合物。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例称量好后，置于高速搅拌混合机中搅拌混合均匀后等到含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物预混物；(2)将上述预混物通过高温脱水缩合反应得到结构中包含聚(焦)磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸铝盐的含有金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物，其结构通式如下：式中，n为0-100的整数，优选2-50；m为0-50的整数，优选2-10。优选的，所述步骤(1)中的磷酸二氢铝二三聚氰胺盐，其合成方法为：将磷酸二氢铝与三聚氰胺按一定的摩尔比于一定温度下在水相反应一段时间后，经抽滤，洗涤干燥得到；其摩尔比优选1：2，反应温度优选70-100℃，反应时间优选2-5h，其结构通式为：优选的，所述步骤(1)中的二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例为0.1-5：1，优选1-3：1。优选的，所述步骤(2)所述的高温脱水缩合反应的工艺条件为在隋性气氛保护下，脱水温度为200-350℃，脱水时间为1-10h。优选的，所述的隋性气氛为氮气、氩气、氦气、二氧化碳，优选氩气；所述的脱水温度优选260-300℃，脱水时间优选2-4h。一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法制备得到的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的阻燃聚烯烃组合物，按质量份计由以下组分组成：聚烯烃树脂：60-90份；含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物10-40份；加工助剂0.2-2份。优选的，所述的聚烯烃树脂为聚丙烯和/或聚乙烯；优选聚丙烯，更优选均聚聚丙烯。优选的，所述的加工助剂选自抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂的一种或者几种；所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯树脂；所述的抗氧化剂为酚类、胺类、亚磷酸酯类、受阻酚类的一种或几种；所述的润滑剂为硬脂酸甘油酯类、金属皂类、硬脂酸复合脂类、酰胺类中的一种或几种。采用以上技术方案的有益效果是：1、由于本专利技术提供的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物具有较高的热稳定性和较高的磷含量，同时实现了磷、氮、铝三元协效作用，因而当其用于聚合物阻燃时，可以有效的提高聚合物阻燃性能，垂直燃烧级别大为提高；2、本专利技术的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，工艺简单易行，对设备要求低，产品收率高达97％以上，且磷含量高，不含卤素和无机盐等杂质；3、本专利技术制备得到的阻燃聚烯烃组合物，在添加少量的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物情况下就能获得优良的阻燃性能，且该阻燃聚烯烃组合物具有高耐水耐热性能，可以根据不同用途制成各种成型产品，具有极佳的工业应用前景。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术做出的非本质的改进和调整，仍属于本专利技术保护范围。本专利技术含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法的实施方式：一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例称量好后，置于高速搅拌混合机中搅拌混合均匀后等到含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物预混物；(2)将上述预混物通过高温脱水缩合反应得到结构中包含聚(焦)磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸铝盐的含有金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物，其结构通式如下：式中，n为0-100的整数，优选2-50；m为0-50的整数，优选2-10。优选的，所述步骤(1)中的磷酸二氢铝二三聚氰胺盐，其合成方法为：将磷酸二氢铝与三聚氰胺按一定的摩尔比于一定温度下在水相反应一段时间后，经抽滤，洗涤干燥得到；其摩尔比优选1：2，反应温度优选70-100℃，反应时间优选2-5h，其结构通式为：优选的，所述步骤(1)中的二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例为0.1-5：1，优选1-3：1。优选的，所述步骤(2)所述的高温脱水缩合反应的工艺条件为在隋性气氛保护下，脱水温度为200-350℃，脱水时间为1-10h。优选的，所述的隋性气氛为氮气、氩气、氦气、二氧化碳，优选氩气；所述的脱水温度优选260-300℃，脱水时间优选2-4h。对于进行上述含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物预混物脱水缩合的设备，只要是能够进行加热和脱水，并且能够在隋性气氛条件下进行反应的设备即可。可以是加热混炼设备，热风干燥设备。使用上述加热混炼设备的方法，具体为，在隋性气氛保护下、加热温度为260-300℃、喂料速率20kg/h-200kg/h、转速20rpm-1000rpm对含金属离子无卤膨胀阻燃剂预混物进行脱水缩合。对于上述加热混炼设备无其他特别限制，可是通常的混炼设备，例如享舍尔混合器、闪击混合器、桨式混合器、班伯里混合器、粉碎混合器、SC处理机等。其中享舍尔水混合器由于内容物和装置的接触少，可以有效地进行反应，所以为优选。使用上述热风干燥设备的方法，具体为，在隋性气氛保护下、加热温度为260-300℃对含金属离子无卤膨胀阻燃剂预混物进行脱水缩合。对于上述设备无其他特别限制，可是通常的热风干燥设备，例如气流干燥机、通风干燥机、柜式干燥机、气氛回转炉、气氛推板炉、流动床干燥机、气氛管状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例称量好后，置于高速搅拌混合机中搅拌混合均匀后等到含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物预混物；(2)将上述预混物通过高温脱水缩合反应得到结构中包含聚(焦)磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸铝盐的含有金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物，其结构通式如下：

【技术特征摘要】
1.一种含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例称量好后，置于高速搅拌混合机中搅拌混合均匀后等到含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物预混物；(2)将上述预混物通过高温脱水缩合反应得到结构中包含聚(焦)磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸铝盐的含有金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物，其结构通式如下：式中，n为0-100的整数，优选2-50；m为0-50的整数，优选2-10。2.根据权利要求1所述的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的磷酸二氢铝二三聚氰胺盐，其合成方法为：将磷酸二氢铝与三聚氰胺按一定的摩尔比于一定温度下在水相反应一段时间后，经抽滤，洗涤干燥得到；其摩尔比优选1：2，反应温度优选70-100℃，反应时间优选2-5h，其结构通式为：。3.根据权利要求1所述的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的二磷酸哌嗪、磷酸二氢铝二三聚氰胺盐按比例为0.1-5：1，优选1-3：1。4.根据权利要求1所述的含金属离子无卤膨胀阻燃剂组合物的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕强，程飞，黄仁义，范晓凌，梁中发，齐兴旺，
申请(专利权)人：广东顺德同程新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44