本发明专利技术公开了一种基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系，按重量百分比计，原料组成包括二烷基单硫代次磷酸盐30～50％、成炭剂20～30％和含氮气源化合物20～40％；二烷基单硫代次磷酸盐结构式如下式(I)或下式(Ⅱ)所示，式中，R1、R2独立地选自直链烷基或支链烷基，M选自Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K、H或NH4，m为1～4；该新型无卤阻燃体系具有高阻燃、耐迁移、不吸潮、与基体TPE材料相容等特点，可应用于TPE中，制备无卤阻燃TPE材料，用作在电线电缆、电器等高档电子消费品领域的绝缘材料。
【技术实现步骤摘要】
一种基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系及其应用
本专利技术涉及无卤阻燃TPE的
，具体涉及一种基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系及其应用。
技术介绍
基于SEBS的热塑性弹性体(TPE)，其基本组成包括SEBS、白油及热塑性树脂等，是一类具有通用塑料加工性能，但产品有着类似交联橡胶性能的高分子合金材料。SEBS分子结构中的双键被饱和，因此具有耐老化的特性；组成中不含卤素，它安全无毒、稳定性好、质地柔软、外观漂亮、手感舒适、回弹性能好和很强的防湿滑性；热塑性弹性体也不同于普通橡胶，橡胶交联后不能被回收利用，而热塑性弹性体具有可回收性，因此具有环保的特点；此外基于SEBS的TPE还具有很高的电绝缘性。基于这些特点，TPE材料可通过与常规热塑性材料类似的加工方法如注塑、挤出等加工方式，制备各种TPE弹性体制品。TPE作为一种高分子复合材料，在某些特殊的应用领域，要求材料具有良好的阻燃性，比如应用在电线电缆、电器等领域。从TPE的组成看，其组成成分都是一些易燃组分。因此，要达到应用领域需要的阻燃要求，通常通过向其中添加阻燃剂来实现。一直以来TPE的阻燃体系主要是溴系阻燃剂，以及协同三氧化二锑。大量的研究表明，添加有溴系阻燃剂的绝缘材料在燃烧时会产生浓烟和有害物质，会引起人体窒息。因此，为TPE开发安全、环保、无卤阻燃体系成为研究的热点，这也成为阻燃剂领域的发展方向。目前，应用于TPE材料的无卤阻燃剂主要包括两大类基本体系：一类是无机氢氧化物体系，包括氢氧化镁和氢氧化铝；另一类是高聚合度聚磷酸铵体系(APP)。对于无机氢氧化物体系，其阻燃作用有限，为了达到各种规范和标准的要求，通常添加量很高，有时高达整个配方体系的80％，由于无机氢氧化物阻燃剂与基体树脂并不相容，是以一种填料的方式分散于基体树脂里，因此，高填充量将大大降低材料的力学性能。有时为了减少无机氢氧化物的添加量，也采用红磷协同的方式，但红磷的应用会存在材料的外观颜色问题，而且红磷的燃烧容易产生磷化氢等有毒气体和大量的烟雾，因此这也不是最佳的解决办法。对于高聚合度聚磷酸铵(APP)阻燃体系，它属于一种膨胀型阻燃体系，由于其阻燃性较强，其添加量相比无机氢氧化物体系要大大降低，但APP由于其表面亲水特性，与基体材料仍然不相容，因此APP体系阻燃的TPE材料的力学强度仍然很低，更为致命的是，由于铵离子的存在，APP容易吸潮，一段时间后TPE制品表面有水珠存在，将大大降低材料的绝缘性能，会带来安全隐患，其次APP体系与基体材料的不相容，从材料内部向表面迁移明显，随着时间推移，内部阻燃剂的含量将降低，材料的阻燃性能就会下降甚至消失。总的来说，目前应用于TPE材料的阻燃体系存在的主要缺陷是：阻燃性差、易迁移、易吸潮和与基体TPE材料的相容性差等问题。因此，需要研发新型的应用于TPE材料的新型的无卤阻燃体系。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，开发了一种应用于TPE材料的新型复配无卤阻燃体系，具有高阻燃、耐迁移、不吸潮、与基体TPE材料相容等特点。可应用于TPE中，制备无卤阻燃TPE材料，用作在电线电缆、电器等高档电子消费品领域的绝缘材料。具体技术方案如下：一种基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系，按重量百分比计，原料组成包括：二烷基单硫代次磷酸盐30～50％；成炭剂20～30％；含氮气源化合物20～40％；所述二烷基单硫代次磷酸盐，结构式如下式(I)或下式(Ⅱ)所示：式中，R1、R2独立地选自直链烷基或支链烷基，所述直链烷基或支链烷基的碳数为1～6；M选自Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K、H或NH4，m为1～4。本专利技术涉及应用于TPE材料的新型无卤阻燃体系的开发，应用新型的基于以二烷基单硫代次磷酸盐化合物为主的磷氮硫无卤阻燃复配体系，解决现有阻燃体系添加量大、与TPE基材相容性差、易吸潮和迁移析出的缺陷。该新型阻燃体系可以很好地适应基于SEBS的热塑性弹性体(TPE)，得到性能优异的无卤阻燃TPE专用材料。并通过控制该无卤阻燃体系的颗粒粒径，以及经过合适的表面处理，在保证阻燃性的同时，尽量避免降低材料的力学性能。将经过上述特殊处理后的无卤阻燃体系应用于热塑性弹性体材料，具有耐迁移性和高阻燃性特点，利用该阻燃体系所制备的阻燃热塑性弹性体复合材料可达到UL94V0的标准，而由该复合材料制备的电线电缆可达到VW-1的标准。下面将对本专利技术作详细说明。本专利技术是以解决现有的应用于TPE的无卤阻燃体系的各种缺陷为目的，并开发新型的阻燃体系，专利技术人进行了广泛而深入的研究。针对现有阻燃体系在阻燃TPE材料的问题，考察了新的阻燃体系，结果发现基于二烷基单硫代次磷酸盐的无卤阻燃体系能很好地解决这个问题。所述二烷基单硫代次磷酸盐的结构式如上式(I)或上式(Ⅱ)所示；优选地，所述二烷基单硫代次磷酸盐，R1、R2独立地选自甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基或异己基；M选自Mg、Ca、Al、Sn、Ti或Zn。本专利技术还公开了所述二烷基单硫代次磷酸盐的一种制备工艺，以制备二烷基单硫代次磷酸铝为例，具体为：(1)将二烷基单硫代次磷酸钠溶液与硫酸铝溶液在酸性条件下反应，得到二烷基单硫代次磷酸铝沉淀物的悬浮液；(2)所述悬浮液将过滤、洗涤并在120℃下干燥，粉碎至一定粒径，得到二烷基单硫代次磷酸铝阻燃剂。其中，作为原料的二烷基单硫代次磷酸钠可以通过市售获得，或者通过如下方法制备：(a)将二烷基磷酸与五硫化二磷在浓硫酸存在下反应可以生成二烷基单硫代次磷酸；(b)二烷基单硫代次磷酸与氢氧化钠反应生成易溶于水的二烷基单硫代次磷酸钠盐。二烷基单硫代次磷酸盐的特征是含磷量高，还有硫元素的协同，阻燃性好，具有较高的初始分解温度，水溶性极低，耐迁移不吸潮，是一种新型的可应用于尼龙、聚酯等工程塑料中，特别是玻纤增强的工程塑料中。应用于TPE材料，由于水溶性极低，不会出现吸潮和有水渍的问题，但由于是凝聚相阻燃机理，使得TPE材料在燃烧时又容易滴落，降低了阻燃性能，无法通过标准规定的阻燃要求，如果通过提高添加量来达到阻燃要求，会引起材料性能的降低。要开发应用于TPE的基于二烷基单硫代次磷酸盐的阻燃体系，需要降低阻燃体系产生最大分解速率的温度，并提高残碳量。对于磷系阻燃剂，通常还需要炭源和气源协同，才能达到较好的效果，实现在TPE中的应用。炭源即是成炭剂，其作用是在高温下易脱水炭化，高温脱水过程是一个吸热过程，可以减低燃烧物的温度，产生的水汽可以稀释氧的浓度，而形成的炭层是一层致密层，可以起到隔热隔氧的作用，避免燃烧的发展。作为成炭剂，一般是多羟基的化合物，可以是低分子化合物，也可以是高分子化合物，但要求水溶性小，比如季戊四醇、赛克等化合物，有时为了进一步降低水溶性，还可以把这些化合物中的羟基屏蔽，通过与多元酸，如邻苯二甲酸进行缩合反应，形成高分子量的聚酯物质，既解决羟基的水溶性问题，又能增加与基体树脂的相容性，提高力学性能和避免析出问题，而一些高分子聚合物，如聚苯醚(PPO)也可作为TPE的成碳剂使用。而在二烷基单硫代次磷酸盐阻燃剂应用于PET等聚酯材料中，基体聚酯材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：二烷基单硫代次磷酸盐 30～50％；成炭剂 20～30％；含氮气源化合物 20～40％；所述二烷基单硫代次磷酸盐，结构式如下式(I)或下式(Ⅱ)所示：
【技术特征摘要】
1.一种基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系，其特征在于，按重量百分比计，原料组成包括：二烷基单硫代次磷酸盐30～50％；成炭剂20～30％；含氮气源化合物20～40％；所述二烷基单硫代次磷酸盐，结构式如下式(I)或下式(Ⅱ)所示：式中，R1、R2独立地选自直链烷基或支链烷基，所述直链烷基或支链烷基的碳数为1～6；M选自Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na、K、H或NH4，m为1～4。2.根据权利要求1所述的基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系，其特征在于，所述二烷基单硫代次磷酸盐，R1、R2独立地选自甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基或异己基；M选自Mg、Ca、Al、Sn、Ti或Zn。3.根据权利要求1所述的基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系，其特征在于，所述成炭剂选自多羟基化合物和/或聚苯醚。4.根据权利要求1所述的基于二烷基单硫代次磷酸盐的TPE用复配无卤阻燃体系，其特征在于，所述含氮气源化合物选自三嗪类化合物。5.一种无卤阻燃TPE，其特征在于，采用根据权利要求1～4任一所述的复配无卤...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷华，文韵豪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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