一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法；所述功能母粒以多重复合包覆的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）60.0～75.0 wt.%、磷酸锌10.0～25.0 wt.%、热塑性聚氨酯9.0～13.0 wt.%、苯乙烯～丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯1.0～2.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%；本发明专利技术所制备的功能母粒与传统阻燃功能母粒相比，显著提高了溴系阻燃剂的热稳定性，有效减少了热机械加工过程中出现的材料黄变现象，增强了国产溴系阻燃剂对热塑性聚氨酯的阻燃效果。

A special flame retardant and synergistic masterbatch modified by thermoplastic polyurethane and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法
本专利技术涉及塑料改性加工
，尤其是一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法。
技术介绍
热塑性聚氨酯是一种重要的热塑性弹性体，其在用家电器、工业电子电器、汽车等交通工具领域被广泛应用，然而在其应用时往往需要实施阻燃改性来提高其使用安全性。热塑性聚氨酯阻燃改性可通过加入阻燃剂并经过双螺杆挤出机的熔融共混来实现。阻燃剂能够阻止热塑性聚氨酯被引燃并抑制火焰传播，可有效提高热塑性聚氨酯的抗燃烧性能。按阻燃元素类别分类，阻燃剂通常可分为卤系（卤系又分为氯系和溴系）、磷系、锑系、镁系、硼系、钼系等等。当前虽然阻燃剂种类繁多，但是能够真正对大多数热塑性弹性体实施高阻燃效率，选择溴系阻燃剂无疑是最佳的选择，其中针对目前国内外最广泛使用的热塑性聚氨酯阻燃的溴系阻燃剂为乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）。此种溴系阻燃剂具有适用性广、使用方便、阻燃效果优异、正常使用和回收过程中无毒无公害等优势。采用乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃的热塑性聚氨酯制品至今仍广泛应用工业及国民经济各领域中，在安全防火材料及制品中发挥关键作用。因此，乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）也是目前世界上被公认的热塑性聚氨酯阻燃改性专用料最适合的有机溴系阻燃剂。高效高品质乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃剂的生产制造技术目前仍然被发达国家所掌控，目前国内相关产品则被欧美等发达国家的跨国公司所垄断，而国内溴系阻燃剂的生产厂商由于其生产技术与发达国家存在明显差距，乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃剂产品存在热稳定性差、分子中溴原子不稳定、加工过程中易黄变等缺陷，无法与国外产品竞争。随着国外贸易纠纷及高关税的影响，从发达国家进口乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃剂的经济性越来越差，且增加了使用企业的生产成本，导致所制造产品的竞争力下降。因此，开发高品质的国产乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃剂迫在眉睫。然而，乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）溴系阻燃剂的合成过程较复杂，以目前国内企业的技术水平，很难在短时间内研发出先进的生产技术，从而在产品质量上赶上发达国家的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃剂制造水平。因此，需要寻找简单而便捷的途径来有效改性国产乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）溴系阻燃剂存在的缺陷。此外，在包括热塑性聚氨酯在内的热塑性弹性体阻燃改性及加工技术实施过程中，阻燃剂及阻燃协效剂往往是粉体，且添加量较大，直接采用双螺杆挤出机进行熔融挤出共混时，由于物料在挤出机的机筒内的停留时间有限，很难将聚合物熔融与阻燃剂充分混合。此外，由于共混挤出过程中大量阻燃剂粉体相互间机械摩擦产生内热，会引发溴系阻燃剂分解和溴素脱落，不仅导致阻燃效果受损、材料发生黄变，还会造成改性热塑性弹性体的物理机械性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对采用国产乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃剂对热塑性聚氨酯实施阻燃改性技术实施过程中存在的品质和加工问题，提供一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，该阻燃增效功能母粒与传统塑料阻燃功能母粒相比，提高了国产溴系阻燃剂的热稳定性和流动分散性，从而提升阻燃效率，能够以更少的母粒添加量取得与传统阻燃功能母粒相同的阻燃效果，并可有效降低改性聚氨酯复合材料的力学性能损失；本专利技术的另一个目的是：提供一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒的制备方法，该方法采用多层次高致密度阻燃增效材料对溴系阻燃剂进行包覆，然后再将所包覆的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）阻燃剂与阻燃协效剂、载体树脂和其它助剂复合制备阻燃功能母粒，双管齐下解决国产乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）热稳定性差、加工过程中易分解、易黄变、流动性差、分散不均匀、阻燃效果受损等缺陷问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术中的一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，所述功能母粒以多重复合包覆的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）60.0～75.0wt.%、磷酸锌10.0～25.0wt.%、热塑性聚氨酯9.0～13.0wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯1.0～2.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.3～0.5wt.%。进一步的，所述分散剂为硬酯酸、硬酯酸钙、硬酯酸锌、油酸酰胺、介酸酰胺中的一种，其中优选硬酯酸锌。进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺和聚二甲基硅氧烷中的一种，其中优选聚乙烯蜡。进一步的，所述多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）为磷酸氢锆粉体、植酸和锌离子掺杂氢氧化铝包覆的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）。进一步的，所述多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）的制备方法如下：（1）将乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）、铝溶胶和氧化锌溶胶分散在无水乙醇中，加热搅拌，滴加氨水调节反应液的pH为碱性，滴加完成后，继续搅拌一段时间后结束反应，然后洗涤过滤，滤出物干燥得到锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）；（2）将步骤（1）中的锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）分散到醇类有机溶剂中得到悬浮液，将植酸溶于去离子水中，形成植酸溶液，并将其滴加到锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）的悬浮液中，加热搅拌一段时间后，加入磷酸氢锆粉体，在相同温度下继续搅拌一段时间后停止反应，然后用清水洗涤、过滤，烘干得到多重复合无机材料包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）。由于在对国产溴系阻燃剂进行包覆时采用了阻燃增效材料，可有明显提升溴系阻燃剂的阻燃效果，在达到所需阻燃级别的情况下，减少了溴系阻燃剂的使用量，节约了原料成本，同时提高了阻燃改性热塑性弹性体的物理机械性能。基于此思路所开发的技术同样可应用于国外高品质溴系阻燃剂，经多层次高致密度阻燃增效材料包覆后的高品质溴系阻燃剂，其热稳定性、耐黄变性、流动性和阻燃效果得到更进一步提升。进一步的，所述步骤（1）中加热搅拌温度为35～40℃，氨水滴加为匀速滴加，氨水的质量分数为10.0～12.5wt.%，反应液pH值控制为7.5～8.5，滴加完成后，继续搅拌3～4h后结束反应；然后用清水洗涤、过滤，在110～120℃烘箱内干燥8～10h，得到锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）。进一步的，所述步骤（2）中的醇类有机溶剂为异丙醇、正丙醇、异丁醇或正丁醇中的一种，其中优选异丙醇，加热搅拌温度30～35℃，植酸的浓度为0.4～0.5g/ml，植酸的浓度为0.4～0.5g/ml，植酸的滴加为匀速滴加，植酸溶液加完继续搅拌1.5～2h后，加入磷酸氢锆粉体，在相同温度下搅拌2.5～3h后停止反应，然后用清水洗涤、过滤，在110～120℃烘箱内干燥10～12h，获得到多重复合无机材料包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）。进一步的，所述步骤（1）中，乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）、铝溶胶和氧化锌溶胶的质量比为150:7:1～150:9:2，所述步骤（2）中，锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）、植酸和磷酸氢锆的质量比为150:3:5～150本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述功能母粒以多重复合包覆的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）60.0～75.0 wt.%、磷酸锌10.0～25.0 wt.%、热塑性聚氨酯9.0～13.0 wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯1.0～2.0 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%。/n

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述功能母粒以多重复合包覆的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）60.0～75.0wt.%、磷酸锌10.0～25.0wt.%、热塑性聚氨酯9.0～13.0wt.%、苯乙烯–丙烯腈共聚物包覆聚四氟乙烯1.0～2.0wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.3～0.5wt.%。


2.根据权利要求1所述一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述分散剂为硬酯酸、硬酯酸钙、硬酯酸锌、油酸酰胺、介酸酰胺中的一种。


3.根据权利要求1所述一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺和聚二甲基硅氧烷中的一种。


4.根据权利要求1所述一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）为磷酸氢锆粉体、植酸和锌离子掺杂氢氧化铝包覆的乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）。


5.根据权利要求1所述一种热塑性聚氨酯改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述多重复合包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）的制备方法如下：
（1）将乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）、铝溶胶和氧化锌溶胶分散在无水乙醇中，加热搅拌，滴加氨水调节反应液的pH为碱性，滴加完成后，继续搅拌一段时间后结束反应，然后洗涤过滤，滤出物干燥得到锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）；
（2）将步骤（1）中的锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）分散到醇类有机溶剂中得到悬浮液，将植酸溶于去离子水中，形成植酸溶液，并将其滴加到锌离子掺杂氢氧化铝包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）的悬浮液中，加热搅拌一段时间后，加入磷酸氢锆粉体，在相同温度下继续搅拌一段时间后停止反应，然后用清水洗涤、过滤，烘干得到多重复合无机材料包覆乙撑双（四溴邻苯二甲酰胺）。


6.根据权利要求5所述的一种热塑性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰卿，汪晓东，
申请(专利权)人：江苏万纳普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32