膨胀型阻燃组合物及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种膨胀型阻燃组合物及其制备和应用。以质量份计，膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：1‑5份酸源组分、1‑13份碳源组分以及1‑16份气源组分；酸源组分包含磷酸三聚氰胺，且包含磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中的至少一种。本发明专利技术将磷酸三聚氰胺与磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中的至少一种进行搭配，形成复配酸源，并将该酸源与碳源组分、气源组分一起，形成阻燃配方，用该阻燃配方对超高分子量聚乙烯材料进行改性，阻燃效果显著，具有较高的极限氧指数。

Intumescent flame retardant composition and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
膨胀型阻燃组合物及其制备和应用
本专利技术属于聚合物
，特别涉及一种膨胀型阻燃组合物及其制备和应用。
技术介绍
油气管道在服役过程中所受到的主要危害包括管道外腐蚀与管道内腐蚀。与外腐蚀相比，内腐蚀具有隐蔽性，它的存在往往被忽视。同时由于输送介质的特殊性，管道内腐蚀非常严重，甚至远远超过外腐蚀。统计表明，截至2018年，管道内壁的腐蚀穿孔占总腐蚀穿孔量的90％。除此之外，管道内壁还会受到运输介质的磨蚀。由于成品油的特性和输送安全性，许多内防腐技术无法实施，开发一种石油化工用阻燃抗静电材料是很有必要的，通过解决管道的腐蚀、磨蚀、静电起火等问题，从而延长其使用寿命具有重要意义。目前，用于输送管道的超高分子量聚乙烯材料，其粘度分子量在200-500万之间，由于其优异的抗冲击性能、自润滑性、耐低温性、耐磨性和耐化学性，因此成为小颗粒浆体输送的常用耐磨管道。超高分子量聚乙烯材料的耐磨性能是钢管的4-7倍、普通PE管材的3倍以及尼龙的4倍。同时，抗冲击强度居各种塑料之首，是高密度聚乙烯的10倍，尼龙的6倍。无论是外力强冲击还是内部压力波动、冲击，都难以使其开裂。但是，上述超高分子量聚乙烯材料属于可燃材料，不能直接用于油气的输送管道中，基于此，需要添加阻燃剂对其进行改性。传统的阻燃剂例如：包含碳源、酸源、气源以及抗氧剂的阻燃剂；其中，抗氧剂包括双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯及/或十六烷基季戊四醇二亚磷酸酯，碳源选自纤维素纤维、葡萄糖、淀粉、蔗糖、糊精、季戊四醇、乙二醇、酚醛树脂中的一种或二种以上；酸源选自聚硅酸、磷酸、硼酸、硫酸、磷酸酯、磷酸铵中的一种或二种以上；气源选自尿素、三聚氰胺、聚酰胺的一种或二种以上。上述传统的阻燃剂添加到超高分子量聚乙烯材料对其进行改性时，当添加量在5-15％时，阻燃效果欠佳，极限氧指数＜21.5，不满足材料的阻燃要求，而材料的物理机械性能影响较小；当添加量到达15-25％时，极限氧指数可以达到22-33，但物理机械性能有明显的衰减，拉伸和冲击强度下降50-70％，弯曲强度降低80-90％，所得改性高分子量聚乙烯材料难以满足油气管道用材料的要求。
技术实现思路
基于此，本专利技术的主要目的是提供一种膨胀型阻燃组合物，该膨胀型阻燃组合物作为阻燃剂对超高分子量聚乙烯材料进行改性时，阻燃效果显著，且机械强度良好。本专利技术的主要目的是通过以下技术方案实现的：一种膨胀型阻燃组合物，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：1-5份酸源组分、1-13份碳源组分以及1-16份气源组分；所述酸源组分包含磷酸三聚氰胺，且包含磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中的至少一种；在其中一些实施例中，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：2.4-2.9份酸源组分、2.5-6份碳源组分以及4.5-8份酸源组分。在其中一些实施例中，所述酸源组分中，磷酸三聚氰胺的质量百分含量为40％-65％。在其中一些实施例中，所述碳源组分选自山梨醇、季戊四醇以及季戊四醇聚合物中的至少一种；或/和，所述气源组分选自尿素、双氰胺、三聚氰胺以及聚酰胺中的至少一种。在其中一些实施例中，所述碳源组分包含有山梨醇，且包含季戊四醇和季戊四醇聚合物中的至少一种；或/和，所述气源组分包含有双氰胺，且包含尿素、三聚氰胺和聚酰胺中的至少一种。本专利技术的目的还在于提供一种如上所述的膨胀型阻燃组合物的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：如上所述的膨胀型阻燃组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：取所述酸源组分、所述碳源组分以及所述酸源组分，研磨。在其中一些实施例中，所述研磨的时间控制在1-2h，所述研磨在常温下进行。本专利技术的目的还在于提供一种如上所述的膨胀型阻燃组合物的用途。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：如上所述的膨胀型阻燃组合物作为阻燃剂在制备改性超高分子量聚乙烯材料中的用途。本专利技术的目的还在于提供一种改性超高分子量聚乙烯材料。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种改性超高分子量聚乙烯材料，所述改性超高分子量聚乙烯材料的制备原料包括：阻燃剂，所述阻燃剂为如上所述的膨胀型阻燃组合物；所述制备原料的质量份之和为100份。在其中一些实施例中，所述超高分子量聚乙烯材料的粘均分子量为200-450万；或/和，所述抗静电剂选自导电炭黑、导电石墨、碳纳米管以及导电石墨烯中的至少一种；或/和，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076以及抗氧剂168中的至少一种；或/和，所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂以及铝酸酯偶联剂中的至少一种；或/和，所述相容剂选自聚乙烯接枝马来酸酐共聚物、聚乙烯接枝丙烯酸共聚物以及聚乙烯接枝丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种；或/和，所述分散剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铝以及硬脂酸钡中的至少一种；或/和，所述流动改性剂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属催化聚乙烯中的至少一种。本专利技术的目的还在于提供一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：如上所述的改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：取所述阻燃剂和所述偶联剂，混合，得到A组分；取所述A组分、所述超高分子量聚乙烯、所述抗静电剂、所述抗氧剂、所述相容剂、所述分散剂以及所述流动改性剂，混合，得到B组分；对所述B组分进行干燥，塑化，分散，挤出。在其中一些实施例中，所述挤出的温度控制在180-220℃。本专利技术具备如下有益效果：本专利技术将磷酸三聚氰胺与磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中的至少一种进行搭配，形成复配酸源，并将该酸源与碳源组分、气源组分一起，形成特定的阻燃配方，用该阻燃配方对超高分子量聚乙烯材料进行改性时，阻燃效果显著，具有较高的极限氧指数，且机械性能良好。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术实施例提供一种膨胀型阻燃组合物，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：1-5份酸源组分、1-13份碳源组分以及1-16份气源组分；所述酸源组分包含磷酸三聚氰胺，以及磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中的至少一种。本专利技术实施例将磷酸三聚氰胺与磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膨胀型阻燃组合物，其特征在于，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：1-5份酸源组分、1-13份碳源组分以及1-16份气源组分；/n所述酸源组分包含磷酸三聚氰胺，且包含磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种膨胀型阻燃组合物，其特征在于，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：1-5份酸源组分、1-13份碳源组分以及1-16份气源组分；
所述酸源组分包含磷酸三聚氰胺，且包含磷酸铵、硫酸铵、聚磷酸铵、磷酸三甲苯酯和烷基磷酸酯中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的膨胀型阻燃组合物，其特征在于，以质量份计，所述膨胀型阻燃组合物的制备原料包括：2.4-2.9份酸源组分、2.5-6份碳源组分以及4.5-8份酸源组分。


3.根据权利要求1或者2所述的膨胀型阻燃组合物，其特征在于，所述酸源组分中，磷酸三聚氰胺的质量百分含量为40％-65％。


4.根据权利要求1或者2所述的膨胀型阻燃组合物，其特征在于，所述碳源组分选自山梨醇、季戊四醇以及季戊四醇聚合物中的至少一种；或/和，所述气源组分选自尿素、双氰胺、三聚氰胺以及聚酰胺中的至少一种。


5.根据权利要求4所述的膨胀型阻燃组合物，其特征在于，所述碳源组分包含有山梨醇，且包含季戊四醇和季戊四醇聚合物中的至少一种；或/和，所述气源组分包含有双氰胺，且包含尿素、三聚氰胺和聚酰胺中的至少一种。


6.权利要求1至5任一项所述的膨胀型阻燃组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
取所述酸源组分、所述碳源组分以及所述酸源组分，研磨。


7.根据权利要求6所述的膨胀型阻燃组合物的制备方法，其特征在于，所述研磨的时间控制在1-2h，所述研磨在常温下进行。


8.权利要求1至5任一项所述的膨胀型阻燃组合物作为阻燃剂在制备改性超高分子量聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中山，赖少川，许少新，张晨，杨文，李苗，周世骏，余吕宏，钱玉英，
申请(专利权)人：中国石化销售股份有限公司华南分公司，广州华新科智造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44