无卤素的阻燃剂制造技术

用于加入聚合物基质的无卤素阻燃剂，其中所述阻燃剂至少包含多磷酸铵和／或其衍生物，低聚或聚合的１，３，５－三嗪衍生物或其中几种的混合物，以及至少一种选自以下的化合物：磷酸二氢锌、硼酸锌、磷酸三锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、羟基锡酸锌、锡酸锌、磷酸硼、磷酸二氢铝、磷酸三铝、偏磷酸铝或其混合物、预缩合蜜胺衍生物、蜜胺盐和加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、异氰脲酸１，３，５－三羟乙酯、异氰脲酸１，３，５－三缩水甘油酯、异氰脲酸三烯丙酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用来加入聚合物基质的无卤素阻燃剂和包含本专利技术阻燃剂的聚合物，特别是热塑性弹性体。
技术介绍
包括热塑性弹性体在内的热塑性聚合物用于许多领域，例如电学和电子学领域、 建造领域、建筑领域、汽车制造领域和公共运输工具领域。它们具有有利的机械性质和良好 的可加工性及化学稳定性。 一种可能使这种聚合物耐火的方法是加入含有三氧化锑的含卤 素阻燃剂。另一种可能的方法是与具有协同活性的物质如碳源以及发泡剂一起加入无卤素 物质，如金属氢氧化物，有机或无机磷酸盐或膦酸盐，例如多磷酸铵。 无卤素的阻燃剂受到越来越高的重视，因为与包含氯化或溴化有机化合物的阻燃 剂相比，它们在着火时产生的烟更少，而且通常被归入环保型产品。在阻火物质中，磷酸、焦 磷酸和多磷酸的衍生物主要用于无卤素阻燃剂。前述物质的铵和蜜胺衍生物以及磷酸哌嗪 和磷酸乙二胺具有以下性质当将其加入模塑组合物时，它们在高温下将膨胀成体积变大 的保护层，从而起到对抗热源的绝热层的作用。这种性能通过具有协同活性的物质可进一 步强化。与含卤素阻燃剂的作用模式不同，无卤素阻燃剂胀开(也就是所谓的膨胀)时，不 会产生大量的烟。 在聚烯烃中使用前述阻燃剂往往无法提供充分的保护，而且必须加入具有协同活 性的物质如碳源以及发泡剂。为保证此种阻燃剂组合物充分有效，必须在聚合物中加入很 高比例的阻燃剂，但这会特别导致改变聚合物的机械和电学性质。 原来特别有效的阻燃剂包括多磷酸铵与胺的混合物，例如与蜜胺化合物和/或季 戊四醇的混合物。其他为人熟知的膨胀型混合物基于多磷酸铵与THEIC(l，3，5-三羟乙基 异氰脲酸)的组合。 然而，这些混合物的缺陷在于，即使将它们加入聚合物之后，它们也表现出很高的 水溶性，所以它们会部分溶出，结果其效力无法实现。而且，它们的分解温度低，所以在由受 其保护的聚合物模制塑料制品时，阻燃添加剂已经在一定程度上发生分解。此外，虽然这些 混合物的效果得到改进，但它们必须以高浓度用于聚合物中，这导致聚合物的可加工性和 柔韧性下降。 专利技术目的 基于上述背景，本专利技术的目的是提供一种无卤素的阻燃剂，它与现有技术相比具 有改进的阻燃作用，可以较小浓度用于聚合物材料但同时具有良好的阻燃作用，具有低水 溶性，与已知阻燃剂相比仅在较高温度、优选高于聚合物的加工温度时分解。本专利技术的另一 个目的是提供一种聚合物材料，特别是具有热塑性和弹性的聚合物材料，所述材料具有良 好的材料性质、良好的阻燃性，同时具有良好的耐水性。
技术实现思路
根据本专利技术，通过至少包含以下组分A、 B和C以及任选组分D的无卤素阻燃剂解 决了前述问题 A :多磷酸铵和/或其衍生物 B :具有以下通式的1，3，5-三嗪的低聚或聚合衍生物或其中几种的混合物 其中 X是吗啉残基、哌啶残基或由哌嗪衍生的基团， Y是由哌嗪衍生的二价基团， N是大于l的整数， C:选自以下的化合物磷酸二氢锌、硼酸锌、磷酸三锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、羟基 锡酸锌(zinc hydroxystannate)、锡酸锌、磷酸硼、磷酸二氢铝、磷酸三铝、偏磷酸铝、或它 们的其混合物， D:预縮合的蜜胺衍生物、蜜胺盐和加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、异 氰脲酸1，3，5-三羟乙酯、异氰脲酸1，3，5-三縮水甘油酯、异氰脲酸三烯丙酯， 其中组分A与组分B的重量比为10 : l至l : l，组分A与组分B—起占组分A、 B、 C和D的总重量的60重量％ -99重量％，组分C和D —起占所述总重量的1重量％ _40重量％。 此外，通过包含5重量％ -60重量％、优选10重量％ -40重量％的本专利技术阻燃剂 的聚合物、特别是热塑性弹性体也解决了前述问题。 组分A既包括经涂布的、也包括未经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物。 本文中的术语"经涂布的多磷酸铵"包括既包括经简单涂布的多磷酸铵，也包括经 涂布并交联的多磷酸铵。与未经涂布的多磷酸铵相比，此种涂层的效果在于，将阻燃剂加入 聚合物后，它会提高热稳定性，降低水溶性，改善其与加阻燃剂的聚合物基质的相容性。组 分A的涂布形式可通过涂布多磷酸铵或其衍生物的粉末或颗粒获得。 以粉末或颗粒形式将组分A加入阻燃剂，当着火时，它产生的烟显著少于无卤素 阻燃剂产生的烟。 组分B是1， 3， 5-三嗪衍生物的低聚物或聚合物或者其中几种的混合物，它是一种 与磷酸盐组合起来也具有阻燃作用的物质。组分B在强热作用下或在接触火焰时会分解， 产生包括水、二氧化碳、氨和氮气在内的不可燃气体，形成含碳残余物。组分B在本专利技术的 膨胀型混合物中用作碳源。 组分A与组分B的重量比为10 : 1至1 : 1时，可得到最佳阻燃作用。组分B的 比例更低或更高都将降低阻燃剂的效力。就此而言，组分A与组分B的重量比优选为6 : 1至2 : 1，特别优选为5 : l至3 : i。此外，较佳的是，组分a与B加起来占组分a、b、c和D的总重量的85重量％ -99重量％、特别优选90重量％ -95重量％，而组分C与D加起来 优选占所述总重量的1重量％ -15重量％、特别优选5重量％ -10重量％。 组分C包含的物质特别是盐，在本专利技术的阻燃剂中进一步减少烟的形成。结果，在 着火过程中，由烟引起的毒性显著降低，同时阻燃剂的作用得到增强。此外，此组分使阻燃 剂获得更高的效率，并改进了使用该阻燃剂的聚合物的机械性质。 组分D包含预縮合的蜜胺衍生物和/或蜜胺盐和加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、 多磷酸哌嗪、异氰脲酸1，3，5_三羟乙酯、异氰脲酸1，3，5_三縮水甘油酯、异氰脲酸三烯丙 酯或它们的混合物。预縮合的蜜胺衍生物的例子有蜜勒胺(melem)、氰尿酰胺(melon)、 蜜白胺(melam)、蜜胺氰脲酸、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)和多磷酸三聚氰胺。 组分D的化合物起发泡剂的作用。预縮合蜜胺衍生物和/或蜜胺盐和加合物如此 稳定，在对含阻燃剂的塑料加工时，没有縮合反应或分解反应发生，结果塑料的可加工性大 为改善。同时，保持了阻燃的作用。 组分D的化合物的分解温度与多磷酸铵的分解温度相当或比后者更高，从而增强 了多磷酸铵或其衍生物的功效。当用于塑料时，其稳定性、可加工性和机械强度均得到保持。 在本专利技术的组合物中，本专利技术阻燃剂的所述组分还有助于改善使用该阻燃剂的聚 合物的机械性质。 本专利技术阻燃剂的另一个优点在于，与常规阻燃剂相比，它可以较少的用量产生相 同或更好的作用，结果还降低了经此处理的塑料的成本，而其机械性质所受影响或损害也 没有那么大。在薄膜塑料例如HDPE(高密度聚乙烯)中即使浓度小于30%，本专利技术阻燃剂 也发挥了非常好的阻燃作用。若在聚丙烯(PP)中使用本专利技术的阻燃剂，阻燃剂在该塑料中 的浓度低于25%、甚至低于20%也足以获得良好的阻燃作用，而其可加工性也不受损。 较佳的是，组分A属于或包含经涂布的多磷酸铵和/或其衍生物。组分A的涂层 不仅显著降低水溶性，而且提高了多磷酸铵的热稳定性，降低了多磷酸铵与阻燃剂其他组 分的反应活性，提高了它与使用阻燃剂的聚合物的相容性。 根据一个实施方式，本专利技术阻燃剂中的组分A选自晶体形式I、II或III或其组合 的经涂布多磷酸铵。 特别优选的是，组分A包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加入聚合物基质的无卤素阻燃剂，其中所述阻燃剂至少包含以下组分Ａ、Ｂ和Ｃ以及任选组分Ｄ：Ａ：多磷酸铵和／或其衍生物Ｂ：具有以下通式的１，３，５－三嗪的低聚或聚合衍生物或其中几种的混合物＊＊＊其中：Ｘ是吗啉残基、哌啶残基或由哌嗪衍生的基团，Ｙ是由哌嗪衍生的二价基团，ｎ是大于１的整数，Ｃ：选自以下的化合物：磷酸二氢锌、硼酸锌、磷酸三锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、羟基锡酸锌、锡酸锌、磷酸硼、磷酸二氢铝、磷酸三铝、偏磷酸铝，或它们的混合物，Ｄ：预缩合的蜜胺衍生物、蜜胺盐和加合物、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、多磷酸哌嗪、异氰脲酸１，３，５－三羟乙酯、异氰脲酸１，３，５－三缩水甘油酯、异氰脲酸三烯丙酯，其中组分Ａ与组分Ｂ的重量比为１０∶１至１∶１，组分Ａ与组分Ｂ一起占组分Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ的总重量的６０重量％－９９重量％，组分Ｃ和Ｄ一起占所述总重量的１重量％－４０重量％。

【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]