聚合材料的阻燃剂制造技术

本发明专利技术涉及一种聚合材料的阻燃剂，其为烷基膦酰胺的铵盐与氯化铵形成的新的复合物。还涉及利用所述阻燃剂制备多种聚合材料的方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚合组合物的制备技术，其基于碳链聚合物(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、合成橡胶和多种成分的共聚物)、杂链聚合物(聚酯、环氧树脂和苯酚树脂)以及由多种成分与填充物形成的组合物材料，其中填充物可低可燃性、低烟尘排放，且其燃烧释放的气体低毒性。聚合材料广泛地用于电缆和发动机工业、消费电器、建筑、其他消费品、煤气与石油提取工业、航空与航天技术以及包装材料的制造。为减少碳链聚合物的可燃性，使用物理(Kistelman V.I.PhysicalMethods of Modifying Polymer Materials,Moscow,Khimiya,1980,223pp.)和化学改性法，或将它们结合使用，如光化学改性法(KachanA.A.,Zamotayev P.V.The Photochemical Modification of Polyolefins,Kiev,Naukova dumka,1990,276 p.)。卤化化学改性法可较大程度降低它们的可燃性。然而，使用这种方法制备随外热源的移去而终止的聚烯烃时，须将聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)氯代至25-40wt％的卤素含量(Aseyeva R.M.,Zaikov G.Ye.The Combustion of PolymerMaterials,Moscow,Nauka,1991,150pp.)。具有此氯含量的PE和PP的结晶度锐降，因而由热塑性物质转化为弹性体(SirotaA.G.Modificationof the Structure and Properties of Polyolefins,Moscow,Khimiya,1984,150pp.)。氯代PE应用于由自身构成的低可燃性材料，以及作用于其它聚合材料聚合状态的阻燃剂(CR)。低热稳定性和毒性产物的释放是氯代聚烯烃的主要问题，因而限制了它们的应用。通过氯磺化反应可以得到具有较高的热稳定性和含氧指数(OI)(高于27％)的聚合物(Aseyeva R.M.,Zaikov G.Ye.The Combustion ofPolymer Materials,Moscow,Nauka,1991,150pp.)。类似氯化反应，氯磺化反应可导致弹性体的形成。(N.B.OI(含氧指数)是指样品燃烧稳定时含氮混合物的最小含氧量。)为对聚苯乙烯化学改性，将苯乙烯与含氯、溴、磷的单体(氯乙烯、溴乙烯、偏二氯乙烯、氯代和溴代的苯乙烯、含卤丙烯酸酯、卤化延胡索酸酯、N-苯基马来酰亚胺、磷酰化苯乙烯、乙烯基或烯丙基膦酸的卤代酯、二氯苯膦和三甲基丙烯酰基油溴代甲基磷酸酯(LowCombustibility Polymer Materials,ed.A.N.Pravednikov,Moscow,Khimiya,1986,132pp.))进行共聚。以给予防火特性为目的的化学改性方法使碳链聚合物具有防火能力，可抵抗给定的各种处理。然而，这需要改变聚合物的制备技术，并导致终产物出现负面特性，因而限制了此方法的应用可能。在适用范围上，化学改性法大大落后于在聚合物加工阶段引入阻燃剂(CRs)及其体系的方法(Berlin A.A.,Volfson SA.,Oshmyan V.G.et al.Principles of the Creation of Fireproofed Polymer Materials,Moscow,Khimiya,1990,240pp.)。通过在模制时将CRs引入熔化的聚合物以制备低可燃性合成材料的方法使保留加工产品的现有技术成为可能，其十分经济，并为发展生态洁净的加工方法创造了条件。它还确保防火材料可高度防潮。用于橡胶的阻燃剂，使用最广的是氢氧化铝和氧化铝，它们既可降低橡胶的可燃性，又可消除不利的烟尘排放。然而，为制备不支持在空气中燃烧的组合物，含阻燃剂的聚合组合物的填充量不得小于50％。这使组合物的加工复杂化，且使物理和机械指标降低(Low Combustibility Polymer Materials,ed.A.N.Pravednikov,Moscow,Khimiya,1986,132pp.)。已知将Al(OH)3和Mg(OH)2联合用于与膨胀石墨组合(KhokhlovaL.A.,Aseyeva R.P.,Ruban L.V.,International Conference on LowCombustibility Polymer Materials.Alma-Ata,1990,Vol.1,pp.16-18)。由于不能与聚合物键合，添加剂(与聚合物格架不相容)会从聚合物的格架迁移至聚合物表面。这是惰性CRs加工的一个大问题。这会导致减弱燃烧阻滞效果，且与金属表面接触会增加对金属表面的腐蚀。用于聚烯烃和合成橡胶的较有效的CRs是有机溴化合物类，它们与协同添加剂－三氧化锑一同被加入聚合物中(US 5116898,MPC C08K 5/06)。部分三氧化物的替换使CR含量减少。为降低聚苯乙烯的可燃性，可联合使用三氧化锑和卤化脂肪族化合物氯代链烷烃、高氯化烷烃C2Cl6-C4Cl10、含溴的脂肪族化合物(四溴乙烷、四溴辛烷、1,2,3,4-四溴2,3-二甲基丁烷、2,3,4,5-四溴-2,5-二甲基己烷等)(LowCombustibility Polymer Materials,ed.A.N.Pravednikov,Moscow,Khimiya,1986,132pp.)。为赋予聚乙烯和合成橡胶自熄灭特性，必须使用高浓度的有机CRs(高达40％氯或20-30％溴)。一些出版物描述了红磷(元素磷的聚合态)用作聚烯烃的CR(LowCombustibility Polymer Materials,ed.A.N.Pravednikov,Moscow,Khimiya,1986,132pp.)。一种含氧指数(OI)为26.2％的聚乙烯含有8％的磷。然而，在加工含红磷聚烯烃的方法中，会释放出有毒的亚磷化氢。已知聚磷酸铵可用作聚烯烃和合成橡胶的CRs(英国申请2272444,MPC C 08F8/40,C08F9/44)。磷酸铵的反应有效性依赖于它们的粉碎程度。然而，即使分散得很细，也需要达到高的填充度(40-50wt％)，以使含氧指数达到28％，从而大大降低材料的物理和机械特性。人们对磷酸或烷基膦酸的铵化物或烷基胺的合成以及它们作为CRs给予聚合材料防火特性已进行了许多研究。Drews的研究(DrewsM.J.,Textilveredlung,1973,Vol.8,pp 180-186)表明相对于含P-O键的化合物而言，含一个P-N键的化合物是更有效的CRs。在(HerlingerH.Textilveredlung,1977,Vol.12,pp.13-20)中描写了磷酸三铵的合成，并提出它应当用于赋予纤维素材料防火特性。在10℃下，三氯磷酸酐与氨气在氯仿中的相互作用引发反应。由此制得的CR存在一个问题，即由其改性的聚合材料的物理和机械指标降低了50-60％。为解决这一问题，将三氯氧磷与二甲胺和甲胺处理合成五甲基偶磷三胺(L Blanc R.B.,Text.Chem.Colorist,1975,Vol本文档来自技高网...

【技术保护点】
烷基膦酰胺的铵盐与氯化铵形成的复合物，示于式（Ⅰ）。 ［Ｒ－＊－ＮＨ↓［２］］×ＮＨ↓［４］Ｃｌ 其中Ｒ为烷基，碳数是１－３。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尼娜萨吉乌娜祖布科娃，娜塔丽娅戈利格瑞乌娜布提尔基娜，尼古莱伊亚历山大维奇哈尔特瑞恩斯基，亚历山大亚历山大维奇柏林，
申请(专利权)人：艾尔阻燃有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]