專利名稱：：阻燃劑及其在聚合物改性中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種阻燃劑及其在聚合tl.改性中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：氫氧化鎂系無機添加劑型阻燃劑，在34049(TC之間發(fā)生分解，是具有填充、阻燃和抑煙三重功能的化學(xué)助劑，并且產(chǎn)生的煙霧無毒、無腐蝕，相對于有機鹵素系阻燃劑來講，氫氧化鎂作為阻燃劑的高聚物是一種綠色工程材料。由于價格低廉，來源廣泛，目前主要應(yīng)用于電線、電纜等對消防安全有特殊要求的產(chǎn)品中，隨著各國消防法規(guī)的不斷健全，以及對阻燃劑產(chǎn)品環(huán)境保護要求的不斷提高，氫氧化鎂阻燃劑的應(yīng)用范圍正在向家電塑料、樹脂、紡織纖維及其領(lǐng)域不斷擴大。通常制備的氫氧化鎂具有較強的極性和親水性，晶粒趨向于二次凝聚，同非極性的高分子材料之間相容性差，分散不均勻，其界面難以形成良好的結(jié)合和粘連。為了達(dá)到理想的阻燃效果，氫氧化鎂在有機聚合物中添加量大于60%，才能得到一定的阻燃效果。因此，在高填充量的情況下，不僅使混合料的斷面常會出現(xiàn)分散性差和親和性不好而引起的"夾生"現(xiàn)象，更嚴(yán)重的是其凝聚成團后形成直徑為10100ym顆粒，嚴(yán)重影響了聚合物材料的加工性能和機械性能。如何克服這些缺陷，如何改善氫氧化鎂的表面性能，是氫氧化鎂阻燃劑研制和應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種阻燃劑，可以有效改善氫氧化鎂的表面性能，提高其與聚合物之間的相容性，應(yīng)用于聚合物改性時可有效改善改性后聚合物的阻燃性，加工性能和力學(xué)性能。本發(fā)明還提供了上述阻燃劑在聚合物改性中的應(yīng)用，所得改性聚合物具有很好的阻燃性能、加工性能和力學(xué)性能。所述阻燃劑的原料包括按重量計的氫氧化鎂IOO份，硅烷偶聯(lián)劑5—15份，高級脂肪酸和/或高級脂肪酸鹽3—10份。作為本發(fā)明的改進(jìn)，原料還包括按重量計的阻燃協(xié)效劑5—10份，其中阻燃協(xié)效劑選自硼酸鋅、三氧化二銻、錫酸鋅、氧化鋅。所述硅烷偶聯(lián)劑包括Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH—550)，Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅垸(KH—560)和Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅垸(KH—570)或其中兩種以上的任意比例的混合物。高級脂肪酸為硬脂酸，高級脂肪酸鹽為硬脂酸鈉或油酸鈉。將所述原料在80土5t:下混合均勻，得到阻燃劑。3混合方式可以是將所述原料在1000—1400r/min高速攪拌20-30分鐘，使混合均勻，得到阻燃劑；也可以是將所述原料反復(fù)輥壓10—15分鐘，使混合均勻，然后粉碎，得到阻燃劑。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述原料包括氫氧化鎂IOO份，硅烷偶聯(lián)劑5—15份，高級脂肪酸3—10份，硼酸鋅5—10份。所述阻燃劑在聚合物改性中的應(yīng)用，可以按公知的方式進(jìn)行，以重量計的所述阻燃劑50一70份與聚合物30—50份熔融共混。所述聚合物包括PP和PE。本發(fā)明采用復(fù)合的改性劑來對氫氧化鎂進(jìn)行表面處理，其中硅垸偶聯(lián)劑分子中的一部分基團，如環(huán)氧基，氨基等，可與氫氧化鎂顆粒表面的氫氧根反應(yīng)，形成強有力的化學(xué)鍵合；另一部分基團在聚合物改性過程中，與聚合物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理纏繞，從而將氫氧化鎂顆粒與聚合物兩種相容性相差很大的材料牢固結(jié)合在一起。另外，高級脂肪酸根離子與氫氧化鎂顆粒表面的鎂離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成了高級脂肪酸鎂而附著在氫氧化鎂粉末表面，降低了氫氧化鎂表面的堿性。又因高級脂肪酸的烴基與高聚物有親和性，抑制了活性氫氧化鎂的結(jié)團現(xiàn)象，所以經(jīng)高級脂肪酸改性后，可以有效地提高氫氧化鎂在聚合物中的分散性。最后，選擇適當(dāng)?shù)淖枞紖f(xié)效劑，可以顯著改善阻燃劑填充聚合物系統(tǒng)的性能，如提高阻燃性、抑制滴落。本發(fā)明通過硅烷偶聯(lián)劑、高級脂肪酸和/或高級脂肪酸鹽和阻燃協(xié)效劑共同來改性氫氧化鎂，得到的阻燃劑與聚合物的相容性較氫氧化鎂大大提高，從而可以有效地增加氫氧化鎂在聚合物中的填充量，不僅使阻燃性提高，加工性能和力學(xué)性能均得到相對提高。具體實施例方式實施例1將氫氧化鎂10000g，與硬脂酸500g，硼酸鋅500g和KH—560硅垸偶聯(lián)劑500g，.放入高溫混合釜中，升溫至80土5。C，高速攪拌20—30分鐘，得到阻燃劑。實施例2將實施例1所得阻燃劑3250g，與1750g低密度聚乙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在雙螺桿擠出機上擠出，擠出溫度為18(TC，水冷，造粒，得到阻燃聚乙烯材料，其力學(xué)性能和阻燃性能如表l。實施例3將氫氧化鎂10000g，與硬脂酸500g，硼酸鋅500g和KH—570硅烷偶聯(lián)劑500g，升溫至80士5。C，高速攪拌20—30分鐘，得到阻燃劑。實施例4將實施例3所得阻燃劑3250g,與1750g聚丙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在雙螺桿擠出機上擠出，擠出溫度為20(TC，水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯材料，其力學(xué)性能和阻燃性能如表1。實施例5將氫氧化鎂lOOOOg，與硬脂酸500g和KH—560硅烷偶聯(lián)劑500g，放入高溫混合釜中，升溫至80土5。C，高速攪拌20—30分鐘，得到阻燃劑。實施例6取實施例5所得阻燃劑3250g，與1750g低密度聚乙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在雙螺桿擠出機上擠出，擠出溫度為1S(TC，水冷，造粒，得到阻燃聚乙烯材料，其力學(xué)性能和阻燃性能如表l。實施例7將氫氧化鎂10000g，與硬脂酸500g和KH—570硅垸偶聯(lián)劑500g，升溫至80土5。C，高速攪拌20—30分鐘，得到阻燃劑。實施例8取實施例7所得阻燃劑3250g，與1750g聚丙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在雙螺桿擠出機上擠出，擠出溫度為20(TC，水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯材料，其力學(xué)性能和阻燃性能如表1。實施例9將氫氧化鎂10000g，與硬脂酸1000g、三氧化二銻1000g和KH—550硅烷偶聯(lián)劑1500g，升溫至80士5。C，在雙輥開煉機上共混10—15分鐘，得到阻燃劑。實施例10取實施例9所得阻燃劑2500g雙螺桿擠出機上擠出，擠出溫度為和阻燃性能如表2。實施例11取實施例9所得阻燃劑2500g擠出機上擠出，擠出溫度為2CXTC性能如表2。實施例12取實施例9所得阻燃劑3500g雙螺桿擠出機上擠出，擠出溫度為和阻燃性能如表2。實施例13取實施例9所得阻燃劑3500g擠出機上擠出，擠出溫度為200°C5與2500g低密度聚乙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在1S(TC，水冷，造粒，得到阻燃聚乙烯材料，其力學(xué)性能與2500g聚丙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在雙螺桿水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯材料，其力學(xué)性能和阻燃與1500g低密度聚乙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在180°C，水冷，造粒，得到阻燃聚乙烯材料，其力學(xué)性能與1500g聚丙烯在高速攪拌機中共混均勻。再在雙螺桿水冷，造粒，得到阻燃聚丙烯材料，其力學(xué)性能和阻燃性能如表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表1可知，PP和PE中填充65M的本發(fā)明所述阻燃劑(實施例l、3、5、7所得產(chǎn)品)后，與市售填充65%氫氧化鎂阻燃劑的同類材料相比，復(fù)合改性氫氧化鎂制備的聚合物材料除了具有很高的阻燃性外，還具有很高的力學(xué)性能。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2可知，在PP和PE中填充50%和75%的實施例9所得產(chǎn)品后，產(chǎn)品的阻燃性較好，而且對同樣的聚合物和同樣的阻燃劑，阻燃劑填充量高的阻燃性大大提高。權(quán)利要求1、一種阻燃劑，其特征在于原料包括按重量計的氫氧化鎂100份，硅烷偶聯(lián)劑5—15份，高級脂肪酸和/或高級脂肪酸鹽3—10份。2、如權(quán)利要求1所述的阻燃劑，其特征在于原料還包括按重量計的阻燃協(xié)效劑5—10份，其中阻燃協(xié)效劑選自硼酸鋅、三氧化二銻、錫酸鋅、氧化鋅。3、如權(quán)利要求1所述的阻燃劑，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑包括Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH—550)，Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH—560)和Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH—570)或其中兩種以上的任意比例的混合物。4、如權(quán)利要求1所述的阻燃劑，其特征在于高級脂肪酸為硬脂酸，高級脂肪酸鹽為硬脂酸鈉或油酸鈉。5、如權(quán)利要求1所述的阻燃劑，其特征在于將所述原料在80土5i:下混合均勻，得到阻燃劑。6、如權(quán)利要求4所述的阻燃劑，其特征在于將所述原料在1000-1400r/min高速攪拌20-30分鐘，使混合均勻，得到阻燃劑。7、如權(quán)利要求4所述的阻燃劑的制備方法，其特征在于將所述原料反復(fù)輥壓10—15分鐘，使混合均勻，然后粉碎，得到阻燃劑。8、如權(quán)利要求2所述的阻燃劑，其特征在于原料包括氫氧化鎂100份，硅烷偶聯(lián)劑5—15份，高級脂肪酸3—10份，硼酸鋅5—10份。9、如權(quán)利要求1-8中任一項所述阻燃劑在聚合物改性中的應(yīng)用，其特征在于以重量計的所述阻燃劑50—70份與聚合物30—50份熔融共混。10、如權(quán)利要求9所述阻燃劑在聚合物改性中的應(yīng)用，其特征在于所述聚合物包括PP、PE。全文摘要本發(fā)明涉及一種阻燃劑及其在聚合物改性中的應(yīng)用，可以有效改善氫氧化鎂的表面性能，提高其與聚合物之間的相容性，所得改性聚合物具有很好的阻燃性能、加工性能和力學(xué)性能。所述阻燃劑的原料包括按重量計的氫氧化鎂100份，硅烷偶聯(lián)劑5-15份，高級脂肪酸和/或高級脂肪酸鹽3-10份。所述阻燃劑在聚合物改性中的應(yīng)用，可以按公知的方式進(jìn)行，以重量計的所述阻燃劑50-70份與聚合物30-50份熔融共混。本發(fā)明通過硅烷偶聯(lián)劑、高級脂肪酸和/或高級脂肪酸鹽和阻燃協(xié)效劑共同來改性氫氧化鎂，得到的阻燃劑與聚合物的相容性較氫氧化鎂大大提高，從而可以有效地增加氫氧化鎂在聚合物中的填充量，不僅使阻燃性提高，加工性能和力學(xué)性能均得到相對提高。文檔編號C08L23/12GK101434713SQ20081024346公開日2009年5月20日申請日期2008年12月19日優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日發(fā)明者到周申請人:到周