本发明专利技术公开的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料及其制备方法，其特点是先将聚甲醛３０～８０％、聚合物成炭剂０．０１～２０％、聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂１５～６０％和聚甲醛热稳定剂０．１～２％于高速混合器中混合４～１０分钟，然后将所得混合物加入至双螺杆挤出机中于温度１６５～２００℃熔融共混挤出造粒，挤出机转速为３０～５００转／分，干燥即得阻燃复合材料粒料。本发明专利技术提供的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料具有优良的阻燃性能和力学性能，环保无卤，成本低，应用前景广阔，制备工艺简便，易于工业化实施。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无卤阻燃聚甲醛复合材 料及其制备
，具体涉及一种无卤膨胀 阻燃聚甲醛复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚甲醛(POM)，又名聚氧化次甲基，是五大工程塑料之一，其生产能力仅次于聚酰 胺和聚碳酸酯。聚甲醛根据其结构特点可分为共聚聚甲醛和均聚聚甲醛，但不管哪种聚甲 醛都具有分子链柔顺性好，链结构规整度高，易结晶，结晶度高，具有硬度大、模量高，尺寸 稳定性好，良好的热电性能，耐疲劳性突出，耐磨和自润滑性能好，着色性强，使用温度范围 广等诸多优点。然而，因聚甲醛分子内的含氧量高达53%，极限氧指数低(仅15%)，故极 易燃烧，且有严重的有焰滴落现象，不能满足对阻燃性能要求高的领域，极大地限制了聚甲 醛的应用范围，因此研制阻燃性能优良的阻燃聚甲醛材料具有十分重要的意义。聚甲醛燃烧热低，外界只需提供少量的氧即可维持其燃烧，在燃烧过程中，聚甲醛 因其分子结构特点极易发生“拉链式”降解，其降解产物甲醛单体易被氧化成甲酸，而聚甲 醛由于对酸碱的稳定性差，少量酸碱的存在即可导致聚甲醛的剧烈降解，氧化形成的甲酸 会加速聚甲醛的分解。正因为聚甲醛对酸碱的稳定性差，其对阻燃剂的选择也较为苛刻。 传统的卤系和含锑阻燃剂因燃烧过程中会产生的卤化氢酸性物质，因而会加剧聚甲醛的降 解而大幅降低其对聚甲醛的阻燃作用。另外，聚甲醛自身分子链结构中缺乏可反应基团，其 自身很难参与成炭，这使得其阻燃愈加困难，另一方面，聚甲醛分子链规整，呈弱极性，与大 多化合物相容性差，易结晶，球晶大，对缺口冲击敏感，加入大量的共添加剂或其它高分子 材料会大幅降低其力学性能。综上所述，因聚甲醛自身的结构特点，改善其阻燃性能十分困 难，一直是世界性难题，同时也是具有重要意义的研究课题。针对聚甲醛阻燃的难题，已有用于改善聚甲醛阻燃性能的研究文献报道，所采 用的阻燃体系主要包括红磷/酚醛树脂或聚碳酸酯/脂肪酸盐[Tanigawa Y，Yamatou H. Flame-retardant polyacetal resin composition. US Patent 6699923 B2,2004]、聚 磷酸铵/季戊四醇双磷酸酯三聚氰胺盐/三聚氰胺[樊真，赵小平，工程塑料应用，2002， 30(10)，1-4]、Al (OH)3或Mg(OH)2[刘鹏波，徐闻，李英杰，高分子材料科学与工程，2004， 20 (6)，120-123 ；冯定松，谢洪泉，何平，石化技术与应用，1999，17 (2)，79-99]、三聚氰胺 氰尿酸盐/聚氨酯复合阻燃剂[谢代义，刘渊，王琪，塑料工业，2006，34(4)，17-19]、红 磷 / 酚醛树脂 / 三聚氰胺[Harashina H, Tajima Y, Itoh T，Polymer Degradation and Stability, 2006,91 (9), 1996-2002]等。上述报道的阻燃体系虽在不同程度上改善了聚 甲醛的阻燃性能，但所得材料的力学性能损害严重(往往比基体树脂聚甲醛降低40 70% )，红磷等带色阻燃体系会限制其应用领域，且部分体系加工条件苛刻。因此，研究开发 新的阻燃聚甲醛和相应的制备方法仍显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料， 该复合材料的阻燃性和力学性能俱佳。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料的方法，该 方法制备工艺简单，易于工业化实施。本专利技术提供的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料按重量百分 比计是由以下组分经熔融共混而成聚甲醛30 80%聚合物成炭剂0.01 20%聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂15 60%聚甲醛热稳定剂0. 1 2%。上述复合材料中的聚甲醛为均聚型聚甲醛和共聚型聚甲醛中的至少一种；聚合物 成炭剂为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、热塑性酚醛树脂、聚醚型热塑性聚氨酯(ET-TPU) 和聚酯型热塑性聚氨酯(ES-TPU)中的至少一种；聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂为由聚磷酸铵 和三聚氰胺组成的混合膨胀型阻燃剂，混合膨胀型阻燃剂中聚磷酸铵和三聚氰胺的比例按 重量计为1 5 10 1，与由重量百分比计5 40%三聚氰胺、30 85%聚磷酸铵和8 35%多元醇经高温反应合成的聚磷酸铵-三聚氰胺-多元醇(MAPPER)大分子膨胀型阻燃 剂中的至少一种；聚甲醛热稳定剂为2，6_ 二叔丁基对甲酚(抗氧剂264)、四[β-(3，5-二 叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁 基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧剂245)、己二醇双[3- (3，5- 二叔丁基_4_羟基 苯基)丙酸酯](抗氧剂259)和双-[β -3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基]丙酸三甘醇酯(抗 氧剂719)中的至少一种。以上聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂中的聚磷酸铵为聚合度10 3000的结晶I型或结 晶II型中的任一种；多元醇为季戊四醇、二缩季戊四醇和三缩季戊四醇中的至少一种。且 所述的MAPPER大分子膨胀型阻燃剂是先将三聚氰胺和聚磷酸铵于220 300°C反应0. 5 5小时得热处理产物三聚氰胺改性聚磷酸铵(MAPP)，然后再将MAPP与多元醇于200 280°C反应0. 2 4小时合成而得。本专利技术另一目的提供的制备上述无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料的方法，其特征在 于该方法的工艺步骤和条件如下(1)将30 80%的聚甲醛、0.01 20%的聚合物成炭剂、15 60%的聚磷酸铵 基膨胀型阻燃剂和0. 1 2%聚甲醛热稳定剂于高速混合器中混合4 10分钟，以使上述 各组分混合均勻；(2)将所得混合物加入双螺杆挤出机中于温度165 200°C熔融挤出，挤出机转速 为30 500转/分，挤出物过水冷却后切粒，并于60 90°C干燥4 8小时即可得到阻燃 复合材料粒料，其中所用物料的百分比均为重量百分比。 上述制备方法中所用的聚甲醛为均聚型聚甲醛和共聚型聚甲醛中的至少一种； 聚合物成炭剂为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、热塑性酚醛树脂、聚醚型热塑性聚氨酯 (ET-TPU)和聚酯型热塑性聚氨酯(ES-TPU)中的至少一种；聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂为由聚磷酸铵和三聚氰胺组成的混合膨胀型阻燃剂，混合膨胀型阻燃剂中聚磷酸铵和三聚氰胺 的比例按重量计为1 5 10 1，与由重量百分比计5 40%三聚氰胺、30 85%聚 磷酸铵和8 35%多元醇经高温反应合成的聚磷酸铵-三聚氰胺-多元醇(MAPPER)大分 子膨胀型阻燃剂中的至少一种；聚甲醛热稳定剂为2，6_ 二叔丁基对甲酚(抗氧剂264)、四 [β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、二缩三乙二醇双 [β - (3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧剂245)、己二醇双[3- (3，5- 二叔 丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](抗氧剂259)和双-[β -3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基]丙酸 三甘醇酯(抗氧剂719)中的至少一种。以上所用的聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂中的聚磷酸铵为聚合度10 3000的结晶I 型或结晶II型中的任一种；多元醇为季戊四醇、二缩季戊四醇和三缩季戊四醇中的至少一 种。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料按重量百分比计是由以下组分经熔融共混而成：聚甲醛 ３０～８０％聚合物成炭剂 ０．０１～２０％聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂 １５～６０％聚甲醛热稳定剂 ０．１～２％。
【技术特征摘要】
1. 一种无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料按重量百分比计是由以 下组分经熔融共混而成聚甲醛30 80% 聚合物成炭剂 0. 01 20%聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂 15 60% 聚甲醛热稳定剂0. 1 2%。2.根据权利要求1所述的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料中的 聚合物成炭剂为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、热塑性酚醛树脂、聚醚型热塑性聚氨酯和聚 酯型热塑性聚氨酯中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料 中的聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂为由聚磷酸铵和三聚氰胺组成的混合膨胀型阻燃剂，混合膨 胀型阻燃剂中聚磷酸铵和三聚氰胺的比例按重量计为1 5 10 1，与由重量百分比计 5 40%三聚氰胺、30 85%聚磷酸铵和8 35%多元醇经高温反应合成的聚磷酸铵-三 聚氰胺-多元醇大分子膨胀型阻燃剂中的至少一种。4.根据权利要求3所述的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材料中的 聚磷酸铵为聚合度10 3000的结晶I型或结晶II型中的任一种；多元醇为季戊四醇、二 缩季戊四醇或三缩季戊四醇中的至少一种。5.根据权利要求3或4所述的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料，其特征在于该复合材 料中的聚磷酸铵-三聚氰胺-多元醇大分子膨胀型阻燃剂是先将三聚氰胺和聚磷酸铵于 220 300°C反应0. 5 5小时得热处理产物三聚氰胺改性聚磷酸铵，然后再将三聚氰胺改 性聚磷酸铵与多元醇于200 280°C反应0. 2 4小时合成而得。6.一种制备权利要求1所述的无卤膨胀阻燃聚甲醛复合材料的方法，其特征在于该方 法的工艺步骤和条件如下(1)将30 80%的聚甲醛、0.01 20%的聚合物成炭剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈英红，王琪，刘渊，张青，华正坤，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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