一种以离子液体作为阻燃剂的阻燃塑料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种热塑性树脂组合物、上述组合物制备得到的阻燃塑料及其制备方法。所述如式(I)所示的离子液体中同时含有氮、磷(或硼)、氟(或氯)三种惰性阻燃元素，综合了氮系阻燃剂、磷系阻燃剂(或硼系阻燃剂)和卤素阻燃剂的优点，磷(或硼)含量与现有的磷系阻燃剂(或硼系阻燃剂)的磷(或硼)含量相当，是一种非常高效的阻燃剂。同时，如式(I)所示的离子液体的蒸汽压极低，基本不会向聚合物表面迁移，避免了析出问题。并且，如式(I)所示的离子液体与聚合物的相容性极好，基本不影响基体塑料的机械性能。所述阻燃塑料在燃烧过程中没有含卤素气体释放，无毒、环保。由上述组合物制备得到的阻燃塑料的阻燃级别可以达到0.4mm V0级。

Flame retardant plastic using ionic liquid as flame retardant and preparation method thereof

The present invention provides a thermoplastic resin composition, a flame retardant plastic prepared by the composition and a preparation method thereof. If the type of ionic liquids (I) shown in containing both nitrogen and phosphorus (or boron), fluoride (or chlorine) three inert flame retardant elements, the nitrogen flame retardant, flame retardant (flame retardant or boron) and halogen flame retardant (phosphorus or boron). The content with the existing flame retardant (or boron flame retardant) P (or b) content, is a very efficient flame retardant. At the same time, the ionic vapor of the ionic liquid shown in the formula (I) is very low, and basically does not migrate to the surface of the polymer, thus avoiding the precipitation problem. Moreover, the compatibility of ionic liquids with polymers shown in formula (I) is excellent and basically does not affect the mechanical properties of matrix plastics. The flame retardant plastic has no halogen gas release during combustion, and is non-toxic and environment-friendly. The composition of the prepared flame retardant plastics flame retardant grade can reach 0.4mm V0.

【技术实现步骤摘要】
一种以离子液体作为阻燃剂的阻燃塑料及其制备方法
本专利技术属于塑料领域，具体涉及一种以离子液体作为阻燃剂的阻燃塑料及其制备方法。
技术介绍
塑料广泛用于建筑、室内装潢、家具、电力、运输、电子电器等行业，但是常规塑料多数具有易燃性，特别是工程塑料PBT，PC，ABS，PPO及其合金等用于建筑，家电，电子产品如笔记本电脑等时，当使用环境中有热源存在时，有燃烧的风险，这给其制品的应用安全带来了诸多隐患。现有技术中，人们会在塑料的制备过程中添加阻燃剂，阻燃剂分为添加型和反应型两大类。反应型阻燃剂具有反应性，可以将化学键合成到树脂的分子链上，对塑料的性能的影响较小，但阻燃效果一般，燃烧时容易产生烟雾，造成二次危害。而添加型阻燃剂是采用外添加阻燃剂的方式对材料进行阻燃处理，其阻燃效率高，技术成熟，价格便宜，但添加的阻燃剂一般卤素(如氯、溴等)含量较高，燃烧时，塑料受热释放出含卤烟气，具有毒性，会危害人体的健康，甚至造成人员死亡；另外，添加型阻燃剂的添加量一般都较大，容易影响塑料的性能，对材料本身的后期加工的影响也较大，且阻燃剂易析出不能长久保持阻燃性，缩短了使用寿命。阻燃剂按组分的不同可分为无机盐类阻燃剂、有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂三种。国内阻燃剂的品种和消费量还是以有机阻燃剂为主，无机盐类阻燃剂的生产和消费量相对较少。有机阻燃剂中最常用的是卤系阻燃剂，这类阻燃剂虽然具有其他阻燃剂系列无可比拟的高效性，但是它对环境和人的危害是不可忽视的。环保问题是助剂开发和应用商关注的焦点，所以国内外一直在调整阻燃剂的产品结构，加大高效环保型阻燃剂的开发。无卤(不含卤素或燃烧时没有含卤素气体释放)、低烟、低毒阻燃剂一直是人们追求的目标。近年来常用的磷系阻燃剂，如BDP和RDP等，虽然阻燃效率较高，但是容易析出，影响后期的使用性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种热塑性树脂组合物，所述组合物中是以离子液体作为阻燃剂的。本专利技术的目的之二在于提供一种上述组合物制备得到的阻燃塑料。本专利技术的目的之三在于提供一种上述阻燃塑料的制备方法。本专利技术所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：一种热塑性树脂组合物，所述组合物包括下述质量份数的组分：选自离子液体的阻燃剂1～20份、复合抗氧剂0.1～2份、和热塑性树脂100份，其中，所述离子液体选自式(I)所示的离子液体中一种或多种的混合物：式(I)所示离子液体中，阳离子为环状铵类阳离子，所述环状铵类阳离子的环中的氮和/或碳上的氢，至少一个被C1-6的烷基取代；阴离子选自BF4-，PF6-，Tf2N-，BCl4-，PCl6-中的一种。根据本专利技术，所述环状铵类阳离子的环为五元环、六元环、七元环或多元稠环；优选为五元环或六元环。优选地，所述环状铵类阳离子的环包括1～3个氮和3～6个碳。还优选地，所述环状铵类阳离子的环包括1～2个氮和3～5个碳。还更优选地，所述环状铵类阳离子中的环状胺选自咪唑，咪唑啉，二氢咪唑，吡啶，哌啶中的一种，且至少含有一个C1-6烷基的取代基。根据本专利技术，所述阴离子优选地为PF6-，Tf2N-或PCl6-。优选地，所述阴离子为PF6-。最优选地，所述离子液体具有如式(II)所示的结构：根据本专利技术，所述热塑性树脂选自聚烯烃(如聚乙烯PE，聚丙烯PP或其共聚物等)，聚酯(如PBT、PET等)，聚碳酸酯(PC)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚苯乙烯(PS)，聚苯醚(PPE)，聚酰胺(PA)中的一种或多种的混合物或合金。根据本专利技术，所述复合抗氧剂中的主抗氧剂选自芳香胺类抗氧剂或酚类抗氧剂，辅助抗氧剂选自亚磷酸酯或硫酯。优选地，所述酚类抗氧剂，如抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、抗氧剂264(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、维生素E中的一种或多种。优选地，所述芳香胺类抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物或其聚合物中的一种或多种。优选地，所述亚磷酸酯选自抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)、三辛基亚磷酸酯、三癸基亚磷酸酯、三[十二碳烷基]亚磷酸酯和三[十六碳烷基]亚磷酸酯中的一种或多种。优选地，所述硫酯选自硫代二丙酸双酯，如选自硫代二丙酸双十二碳醇酯、硫代二丙酸双十四碳醇酯或硫代二丙酸双十八碳醇酯中的一种或多种。还优选地，所述复合抗氧剂的主抗氧剂选自酚类抗氧剂、辅助抗氧剂选自亚磷酸酯，例如为抗氧剂1010和抗氧剂168的复合抗氧剂、抗氧剂1076和抗氧剂168的复合抗氧剂。根据本专利技术，所述组合物还可以包括玻璃纤维0～70份。根据本专利技术，所述玻璃纤维可以是现有技术中任一种玻璃纤维，例如是短切纤维，扁平玻璃纤维等。根据本专利技术，所述组合物包括下述质量份数的组分：上述的热塑性树脂100份、上述的玻璃纤维40～60份，上述的选自离子液体的阻燃剂10～20份，上述的复合抗氧剂0.1～0.5份。优选地，所述组合物包括下述质量份数的组分：上述的热塑性树脂100份、上述的玻璃纤维50份，上述的选自离子液体的阻燃剂17份，上述的复合抗氧剂0.17份，其中，所述离子液体如式(II)所示：本专利技术中，式(II)所示结构的离子液体为一种商品化的离子液体，称为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体(1-Ethyl-3-methylimidazoliumhexafluorophosphate)。本专利技术还提供一种由上述组合物制备得到的阻燃塑料。根据本专利技术，所述阻燃塑料的阻燃级别可以达到0.4mmV0级。本专利技术还提供上述阻燃塑料的制备方法，所述方法包括如下步骤：1)按重量份数称取组合物中的各组分，并混合均匀，得到混合物料；2)将步骤1)中得到的混合物料，进行熔融造粒，制备得到所述阻燃塑料。根据本专利技术，在步骤1)中，所述的混合可以在混合机中进行充分混合。根据本专利技术，在步骤2)中，所述的熔融造粒具体是将步骤1)中制备得到的混合物料，加入到双螺杆挤出造粒机组进行熔融，所述熔融温度为150～300℃(优选为160～270℃)，经双螺杆挤出造粒机组进行切粒制成均匀颗粒。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种如式(I)所示的离子液体中的一种或多种作为阻燃剂的阻燃塑料及其制备方法。所述如式(I)所示的离子液体中同时含有氮、磷(或硼)、氟(或氯)三种惰性阻燃元素，综合了氮系阻燃剂、磷系阻燃剂(或硼系阻燃剂)和卤素阻燃剂的优点，磷(或硼)含量与现有的磷系阻燃剂(或硼系阻燃剂)的磷(或硼)含量相当，是一种非常高效的阻燃剂。同时，如式(I)所示的离子液体的蒸汽压极低，基本不会向聚合物表面迁移，避免了析出问题。并且，如式(I)所示的离子液体与聚合物的相容性极好，基本不影响基体塑料的机械性能。含有所述阻燃剂的阻燃塑料在燃烧过程中没有含卤素气体释放，无毒、环保。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外，应理解，在阅读了本专利技术所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本专利技术所限定的范围。本专利技术制备得到的阻燃塑料的可燃性测试按照Underwriter’本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性树脂组合物，其特征在于，所述组合物包括下述质量份数的组分：选自离子液体的阻燃剂1～20份、复合抗氧剂0.1～2份、和热塑性树脂100份，其中，所述离子液体选自式(I)所示的离子液体中一种或多种的混合物：

【技术特征摘要】
1.一种热塑性树脂组合物，其特征在于，所述组合物包括下述质量份数的组分：选自离子液体的阻燃剂1～20份、复合抗氧剂0.1～2份、和热塑性树脂100份，其中，所述离子液体选自式(I)所示的离子液体中一种或多种的混合物：式(I)所示离子液体中，阳离子为环状铵类阳离子，所述环状铵类阳离子的环中的氮和/或碳上的氢，至少一个被C1-6的烷基取代；阴离子选自BF4-，PF6-，Tf2N-，BCl4-，PCl6-中的一种。2.根据权利要求1所述的热塑性树脂组合物，其特征在于，所述环状铵类阳离子的环为五元环、六元环、七元环或多元稠环；优选为五元环或六元环。优选地，所述环状铵类阳离子的环包括1～3个氮和3～6个碳。优选地，所述环状铵类阳离子的环包括1～2个氮和3～5个碳。3.根据权利要求1或2所述的热塑性树脂组合物，其特征在于，所述环状铵类阳离子中的环状胺选自咪唑，咪唑啉，二氢咪唑，吡啶，哌啶中的一种，且至少含有一个C1-6烷基的取代基。4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的热塑性树脂组合物，其特征在于，所述阴离子为PF6-，Tf2N-或PCl6-。优选地，所述阴离子为PF6-。5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的热塑性树脂组合物，其特征在于，所述离子液体具有如式(II)所示的结构：6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的热塑性树脂组合物，其特征在于，所述热塑性树脂选自聚烯烃(如聚乙烯PE，聚丙烯PP或其共聚物等)，聚酯(如PBT、PET等)，聚碳酸酯(PC)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚苯乙烯(PS)，聚苯醚(PPE)，聚酰胺(PA)中的一种或多种的混合物或合金。优选地，所述复合抗氧剂中的主抗氧剂选自芳香胺类抗氧剂或酚类抗氧剂，辅助抗氧剂选自亚磷酸酯或硫酯。优选地，所述酚类抗氧剂，如抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、抗氧剂264(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、维生素E中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙小翊，周奇洋，文斌，张辉闪，彭伟伟，邬珩梁，李其梅，
申请(专利权)人：宁波优科泰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33