阻燃聚合物材料制造技术

本发明专利技术涉及一种聚合物材料，该聚合物材料包含结合在聚合物基质内的无卤素阻燃剂，所述阻燃剂至少包含聚磷酸铵和／或其衍生物和低聚或聚合的１，３，５－三嗪衍生物或多种该物质的混合物，和至少一种选自以下的化合物：第ＩＩ主族，第ＩＩＩ主族或第ＩＶ主族的元素或者过渡元素Ｆｅ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ和Ｍｏ的磷酸盐，焦磷酸盐，聚磷酸盐，有机和无机膦酸盐，有机和无机亚膦酸盐，锡酸盐，钼酸盐或硼酸盐，预缩合的三聚氰胺衍生物，三聚氰胺盐和另外的化合物，磷酸乙二胺，磷酸哌嗪，焦磷酸哌嗪，１，３，５－三羟基乙基异氰脲酸酯，１，３，５－三缩水甘油基异氰脲酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯。其中组分Ａ与组分Ｂ的重量比为１０∶１至１∶１，以组分Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ的总重量为基准计，组分Ａ和Ｂ的总量占６０－９９重量％，组分Ｃ和Ｄ的总量占１－４０重量％。所述聚合物材料是热塑性高弹体（ＴＰＥ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包含结合入聚合物基质中的无卤素阻燃剂的聚合物材料。
技术介绍
热塑性聚合物(包括热塑性高弹体)被用于许多的领域，例如用于电气和电子领 域，用于结构建设领域，用于建筑技术，用于车辆制造，以及用于公共运输车辆。它们的优点 在于良好的机械性质和可加工性以及化学稳定性。 一种可能的使得所述聚合物具有阻燃性 的方法是加入包含三氧化二锑的含有卤素的阻燃剂。另一种可能是加入不含卤素的物质， 例如金属氢氧化物、有机或无机的磷酸盐或膦酸盐例如聚磷酸铵，以及协同活性物质例如 碳源和发泡剂。 具体来说，所述无卤素阻燃剂的重要性在不断提升，这是因为所述无卤素阻燃剂不同于包含氯代或溴代有机化合物的阻燃剂，无卤素阻燃剂在燃烧的时候放出的烟较少，因此归类为环保材料。在阻燃剂物质中，磷酸、焦磷酸和聚磷酸的衍生物主要用于无卤素阻燃剂。上述物质的铵和三聚氰胺衍生物以及磷酸哌嗪和磷酸乙二胺具有特定的性质，当将它们结合入模塑组合物中的时候，它们会在高温下膨胀成很大体积的保护层，作为抵抗热源的绝热层。通过使用协同活性物质可以进一步加强这种性质。与含卤素的阻燃剂的作用方式不同的是，发生上述膨胀(所谓的膨大)的时候不会放出大量的烟。 在聚烯烃中使用上述阻燃剂经常无法提供足够的保护作用，必需另外加入协同活性物质，例如碳源和发泡剂。为了确保该阻燃剂组合物具有足够的效果，必需向聚合物中加入很高比例的阻燃剂，这会导致聚合物的机械性质和电学性质发生变化。 以前的特别有效的阻燃剂包含聚磷酸铵与胺的混合物，例如与三聚氰胺化合物和/或季戊四醇的混合物。其它的众所周知的膨大混合物是基于聚磷酸铵与THEIC(l，3，5-三羟基乙基异氰脲酸)的组合。 但是，这些混合物的缺点在于，即使在加入聚合物中之后，它们仍然具有极高的水 溶性，因此会部分地溶出，因此无法再发挥作用。另外，它们具有低分解温度，这会导致在由 待保护的聚合物模塑塑料制品的过程中，阻燃添加剂便会发生一定程度的分解。另外，尽管 具有改进的效果，但必需以高浓度在聚合物中使用这些混合物才能获得，由此会造成聚合 物的加工性能和挠性降低。 专利技术目的 鉴于以上背景，本专利技术的目的是提供一种聚合物材料，该聚合物材料包含结合入聚合物基质中的无卤素阻燃剂，相对于现有技术，所述无卤素阻燃剂具有改进的阻燃作用，可以以较小的浓度用于聚合物材料中，同时具有良好的阻燃作用，具有较低的水溶性，只会在高于已知阻燃剂分解温度的温度下分解，优选其分解温度高于聚合物的加工温度，所述聚合物材料具有良好的材料性质，良好的耐火性，同时具有良好的防水性。 专利技术详述 根据本专利技术，通过使用一种在聚合物基质中结合有无卤素阻燃剂的聚合物材料解决了上述问题，所述阻燃剂至少包含以下组分A和B : A :聚磷酸铵和/或其衍生物， B :具有以下通式的低聚的或聚合的1，3，5-三嗪衍生物或者一些该物质的混合物 其中 X是吗啉残基，哌啶残基或源自哌嗪的基团， Y是源自哌嗪的二价基团 n是大于l的整数， 以及选自以下组分C和D的至少一种化合物 C :第II主族，第III主族或第IV主族的元素或者过渡元素Fe， Zn， Ti， Mn， Zr和 Mo的磷酸盐，焦磷酸盐，聚磷酸盐，有机和无机膦酸盐，有机和无机亚膦酸盐，锡酸盐，钼酸 盐或硼酸盐， D :预縮合的三聚氰胺衍生物，三聚氰胺盐和加合物，磷酸乙二胺，磷酸哌嗪，焦磷 酸哌嗪，1， 3， 5-三羟基乙基异氰脲酸酯，1， 3， 5-三縮水甘油基异氰脲酸酯以及三烯丙基异 氰脲酸酯， 其中组分A与组分B的重量比为10 : 1至1 : 1，以组分A、B、C和D的总重量为 基准计，组分A和B的总量占60-99重量％ ，组分C和D的总量占1_40重量％ ， 所述聚合物材料是热塑性高弹体(TPE)。 在本专利技术的一个实施方式中，所述聚合物材料中无卤素阻燃剂的含量为5-60重 量％，优选为10-40重量％。 组分A包括涂覆的和未涂覆的聚磷酸铵和/或其衍生物。 在本专利技术中，术语"涂覆的聚磷酸铵"包括简单涂覆的聚磷酸铵以及涂覆并且交联 的聚磷酸铵。该涂层的效果在于，与未涂覆的聚磷酸铵相对，当将阻燃剂加入聚合物中的时 候，由于进行了所述涂覆，使得阻燃剂的热稳定性提高，水溶性降低，与使用所述阻燃剂的 聚合物基质的相容性提高。可通过对聚磷酸铵或其衍生物的粉末或细粒进行涂覆来制得组 分A。 将组分A以粉末或细粒的形式加入阻燃剂中，在此情况下，着火时产生的烟明显 少于含卤素的阻燃剂产生的烟。 组分B是1 ， 3， 5-三嗪衍生物的低聚物或混合物，或者数种所述物质的混合物，其 与磷酸盐结合起来可以具有阻燃作用。组分B在强烈的热量作用下或者与火焰接触时会分 解，产生不可燃的气体，包括水、二氧化碳、氨和氮，形成含碳的残渣。根据本专利技术，组分B在 膨大混合物中作为碳源。 当组分A和B的重量比为IO : l至l : 1的时候，可以得到最佳的阻燃效果。如 果组分B的比例更高或者更低，都会降低阻燃剂的效果。关于这一点，组分A和组分B的重量比优选为6 : l至2 : 1，特别优选为5 : l至3 : i。另外，优选的是，以组分a、b、c和d的总重量为基准计，组分a和b的总量占85-99重量％ ，特别优选占90-95重量％ ，组分c 和d的总量优选占1-15重量％，特别优选占5-10重量％。 组分c包含一些具有以下性质的物质，具体来说是盐当其用于本专利技术的阻燃剂 的时候，可以进一步减少放出的烟。因此，可以显著减少着火的时候由烟带来的毒性，与此 同时阻燃剂的性能获得改进。另外，该组分会使得阻燃剂具有更高的效率，改进了使用所述 阻燃剂的聚合物的机械性质。 组分d包括预縮合的三聚氰胺衍生物和/或三聚氰胺盐和加合物，磷酸乙二胺，磷 酸哌嗪，焦磷酸哌嗪，1， 3， 5-三羟基乙基异氰脲酸酯，1， 3， 5-三縮水甘油基异氰脲酸酯，三 烯丙基异氰脲酸酯，或者其混合物。预縮合的三聚氰胺衍生物的例子为蜜勒胺，三聚二氰 胺，蜜白胺，氰脲酸三聚氰胺，硼酸三聚氰胺，正磷酸三聚氰胺，焦磷酸三聚氰胺，焦磷酸二 (三聚氰胺)以及聚磷酸三聚氰胺。 组分d的化合物作为发泡剂。所述预縮合的三聚氰胺衍生物和/或三聚氰胺盐和 加合物的稳定性很高，因此在对包含阻燃剂的塑料进行加工的过程中，不会发生縮合反应 或者分解反应，因此塑料的加工性能获得显著提高。与此同时，阻燃剂的作用得以保持。 组分d的化合物的分解温度等于或高于聚磷酸铵的分解温度，因此提高了聚磷酸 铵或其衍生物的功效。当用于塑料的时候，其稳定性、加工性能和机械强度得以保持。 本专利技术的组合物中的阻燃剂的所述组分也可以改进使用所述阻燃剂的聚合物的 机械性质。 本专利技术阻燃剂的另一个优点在于，与常规的阻燃剂相比，本专利技术的阻燃剂可以以 较低的用量得到相当的或者更佳的效果，因此可以降低进行所述处理的塑料的成本，可以 减少对其机械性质的影响或降低程度。即使在薄膜塑料中的浓度小于30%的情况下，本发 明的阻燃剂也可以达到极佳的阻燃作用。 较佳的是，所述组分a是或者包含涂覆的聚磷酸铵和/或其衍生物。对组分a的 涂覆不仅显著降低其水溶性，而且还会提高聚磷酸铵的温度稳定性，减小聚磷酸铵与阻燃 剂其它组分的反应性，提高与使用阻燃剂的聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物材料，其包含结合在聚合物基质中的无卤素阻燃剂，所述阻燃剂至少包含以下组分Ａ和Ｂ：　　Ａ：聚磷酸铵和／或其衍生物，　　Ｂ：具有以下通式的低聚的或聚合的１，３，５－三嗪衍生物或者其混合物　　＊＊＊　　其中　　Ｘ是吗啉残基，哌啶残基或衍生自哌嗪的基团，　　Ｙ是衍生自哌嗪的二价基团，　　ｎ是大于１的整数，　　以及选自以下组分Ｃ和Ｄ的至少一种化合物：　　Ｃ：第Ⅱ主族，第Ⅲ主族或第Ⅳ主族的元素或者过渡元素Ｆｅ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ和Ｍｏ的磷酸盐，焦磷酸盐，聚磷酸盐，有机和无机膦酸盐，有机和无机亚膦酸盐，锡酸盐，钼酸盐或硼酸盐　　Ｄ：预缩合的三聚氰胺衍生物，三聚氰胺盐和加合物，磷酸乙二胺，磷酸哌嗪，聚磷酸哌嗪，１，３，５－三羟基乙基异氰脲酸酯，１，３，５－三缩水甘油基异氰脲酸酯和三烯丙基异氰脲酸酯，　　其中组分Ａ与组分Ｂ的重量比为１０∶１至１∶１，以组分Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ的总重量为基准计，组分Ａ和Ｂ的总量占６０－９９重量％，组分Ｃ和Ｄ的总量占１－４０重量％，　　所述聚合物材料是热塑性高弹体（ＴＰＥ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T富特尔，HD内格勒，VM菲布拉，S门格尔，
申请(专利权)人：化学制造布敦海姆两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]