一種氮系阻燃劑、制備方法及阻燃硅橡膠復(fù)合物的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氮系阻燃劑，包括以下質(zhì)量份的各原料：催化劑1.5～3份，三聚氰胺100～150份，氰尿酸100～150份，分散劑0.5～1.5份，季戊四醇0.1～0.5份，次磷酸鈉0.2～1.0份，硼酸鋅0.2～0.8份，同時(shí)滿足以下條件：三聚氰胺與氰尿酸的摩爾比為1:1。本發(fā)明還公開(kāi)了一種氮系阻燃劑的制備方法，先混合水、催化劑、三聚氰胺、氰尿酸和分散劑，反應(yīng)后再加入季戊四醇、次磷酸鈉和硼酸鋅，混合后得氮系阻燃劑。本發(fā)明還公開(kāi)了一種阻燃硅橡膠復(fù)合物，包括上述氮系阻燃劑和沉淀硅橡膠。本發(fā)明所述氮系阻燃劑為白色粉末，具有耐溫高、比重輕、阻燃效果好、不粘輥的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于硅橡膠中具有優(yōu)良的阻燃性能，可達(dá)UL94V-0級(jí)阻燃。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種氮系阻燃劑、制備方法及阻燃硅橡膠復(fù)合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子阻燃材料及其制備方法，尤其涉及一種氮系阻燃劑、制備方法及阻燃硅橡膠復(fù)合物。
【背景技術(shù)】
[0002]阻燃劑應(yīng)用廣泛，比如應(yīng)用于硅橡膠阻燃性能的改造。硅橡膠具有耐高低溫、耐候、耐臭氧等優(yōu)異的性能，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但硅橡膠本身易燃，一遇明火就會(huì)持續(xù)燃燒，從而在一定程度上限制了其在電子電氣、電線電纜、汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此需要對(duì)硅橡膠進(jìn)行阻燃改性以擴(kuò)大其使用范圍。
[0003]早期用于硅橡膠的阻燃劑主要有十溴二苯醚、四溴雙酚A等鹵系阻燃劑，這些阻燃劑雖然對(duì)硅橡膠有較好的阻燃效果，但燃燒時(shí)會(huì)釋放出有害氣體，對(duì)環(huán)境的危害較大，因而其應(yīng)用受到諸多限制。另一類(lèi)阻燃劑氫氧化鎂、氫氧化鋁等在燃燒時(shí)無(wú)有害氣體釋放，燃燒后的殘?jiān)膊粫?huì)對(duì)環(huán)境造成污染，但氫氧化鎂、氫氧化鋁只有在添加量較大時(shí)才有明顯的阻燃效果，而大量填充氫氧化鎂等會(huì)對(duì)硅橡膠的力學(xué)性能、電性能等產(chǎn)生較大損害。所以，目前還沒(méi)有環(huán)保且高效阻燃的阻燃劑適用于硅橡膠在電子電氣、電線電纜、汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種環(huán)保且高效阻燃的氮系阻燃劑、制備方法及阻燃硅橡膠復(fù)合物。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0006]一種氮系阻燃劑，包括以下質(zhì)量份的各原料:催化劑1.5~3份，三聚氰胺100~150份，氰尿酸100~150份，分散劑0.5~1.5份，季戊四醇0.1~0.5份，次磷酸鈉0.2~
1.0份，硼酸鋅0.2~0.8份，同時(shí)滿足以下條件:三聚氰胺與氰尿酸的摩爾比為1:1。
[0007]作為優(yōu)選，催化劑2~2.5份，三聚氰胺110~130份，氰尿酸115~135份，分散劑0.8~1.2份，季戊四醇0.2~0.4份，次磷酸鈉0.5~0.8份，硼酸鋅0.4~0.6份。
[0008]具體地，所述催化劑為硅酸鋁，所述分散劑為乙烯基雙硬脂酰胺。
[0009]一種氮系阻燃劑的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)將水、催化劑、三聚氰胺、氰尿酸和分散劑分別依次分步加入聚合釜內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，其中，水的溫度為80~90°C，水的質(zhì)量是三聚氰胺與氰尿酸總質(zhì)量的3~5倍；加入以上原料后，在聚合釜內(nèi)80~90°C恒溫反應(yīng)2~3h出料，進(jìn)入干燥/粉碎設(shè)備；
[0011](2)原料在干燥/粉碎設(shè)備內(nèi)干燥和粉碎，直到滿足以下條件:粒徑< 4um，水分
<0.6%，白度> 90%，然后出料并進(jìn)入混合機(jī)；
[0012](3)將季戊四醇、次磷酸鈉和硼酸鋅加入混合機(jī)內(nèi)混合均勻，混合時(shí)間為15-20min，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min，溫度為常溫，混合后即得氮系阻燃劑成品。
[0013]作為優(yōu)選，所述步驟(1)中的水、催化劑、三聚氰胺、氰尿酸和分散劑的質(zhì)量份分別為:水675~1325份，催化劑2~2.5份，三聚氰胺110~130份，氰尿酸115~135份，分散劑0.8~1.2份；所述步驟(3)中的季戊四醇、次磷酸鈉和硼酸鋅的質(zhì)量份分別為:季戊四醇0.2~0.4份，次磷酸鈉0.5~0.8份，硼酸鋅0.4~0.6份。具體地，所述催化劑為硅酸鋁，所述分散劑為乙烯基雙硬脂酰胺。
[0014]一種阻燃硅橡膠復(fù)合物，包括沉淀硅橡膠，還包括氮系阻燃劑，所述沉淀硅橡膠的質(zhì)量為所述氮系阻燃劑質(zhì)量的2.5~5倍；所述氮系阻燃劑包括以下質(zhì)量份的各原料:催化劑1.5~3份，三聚氰胺100~150份，氰尿酸100~150份，分散劑0.5~1.5份，季戊四醇0.1~0.5份，次磷酸鈉0.2~1.0份，硼酸鋅0.2~0.8份，同時(shí)滿足以下條件:三聚氰胺與氰尿酸的摩爾比為1:1。
[0015]作為優(yōu)選，所述氮系阻燃劑各原料的質(zhì)量份分別為:催化劑2~2.5份，三聚氰胺110~130份，氰尿酸115~135份，分散劑0.8~1.2份，季戊四醇0.2~0.4份，次磷酸鈉0.5~0.8份，硼酸鋅0.4~0.6份。具體地，所述催化劑為硅酸鋁，所述分散劑為乙烯
基雙硬脂酰胺。
[0016]進(jìn)一步，所述阻燃硅橡膠復(fù)合物還包括質(zhì)量為所述沉淀硅橡膠質(zhì)量的0.65-1.0%的雙2，5。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]本發(fā)明所述氮系阻燃劑的阻燃機(jī)理涉及氣相和凝聚相阻燃，為白色粉末，具有耐溫高、比重輕、阻燃效果好、不粘輥的優(yōu)點(diǎn)，在硅橡膠中的分散程度好，不會(huì)影響硅橡膠的物性，不同于傳統(tǒng)鹵系阻燃 劑；當(dāng)含有本發(fā)明所述氮系阻燃劑的硅橡膠復(fù)合物燃燒時(shí)，氮系阻燃劑升華及分解吸熱，降低了凝聚相的溫度，同時(shí)分解產(chǎn)生不燃性惰性氣體稀釋了空氣和硅橡膠分解產(chǎn)生的可燃性氣體；本發(fā)明所述氮系阻燃劑會(huì)在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生較多的炭層，阻擋燃燒區(qū)與外界的物質(zhì)傳遞，從而增強(qiáng)了凝聚相的阻燃效果，其阻燃性能優(yōu)于傳統(tǒng)阻燃劑;另外，本發(fā)明所述氮系阻燃劑在燃燒環(huán)境中不會(huì)產(chǎn)生有毒及腐蝕性氣體，大幅降低了煙氣密度，滿足目前發(fā)達(dá)國(guó)家的環(huán)保要求；本發(fā)明所述氮系阻燃劑可大量應(yīng)用于硅橡膠混煉膠、阻燃硅膠管、硅膠布、阻燃導(dǎo)熱電源灌封膠、LED電子灌封膠、硅酮密封膠、阻燃防火涂料等產(chǎn)品，可達(dá)UL94V-0級(jí)阻燃。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0020]實(shí)施例1:
[0021]一、首先按以下步驟制備氮系阻燃劑:
[0022](I)將607.2kg的溫度為80°C的水、1.5kg的硅酸鋁、IOOkg的三聚氰胺、102.4kg的氰尿酸和0.5kg的乙烯基雙硬脂酰胺分別依次分步加入聚合釜內(nèi)，保持80°C進(jìn)行恒溫反應(yīng)2h后出料，進(jìn)入干燥/粉碎設(shè)備；
[0023](2)原料在干燥/粉碎設(shè)備內(nèi)干燥和粉碎，直到滿足以下條件:粒徑< 4um，水分
<0.6%，白度> 90%，然后出料并進(jìn)入混合機(jī)；
[0024](3)將0.1kg的季戊四醇、0.2kg的次磷酸鈉和0.2kg的硼酸鋅加入混合機(jī)內(nèi)混合均勻，混合時(shí)間為15min，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min，溫度為常溫，混合后即得氮系阻燃劑成品。
[0025]二、然后以所得氮系阻燃劑為原料之一準(zhǔn)備阻燃硅橡膠復(fù)合物:取IOOkg的沉淀硅橡膠和20kg的氮系阻燃劑密煉5min，再加入0.65kg的雙2，5混合均勻，在溫度165°C下硫化5-10min成型；在200°C條件下進(jìn)行二次硫化4h，阻燃效果達(dá)到FV-1級(jí)(2mm)，力學(xué)性能見(jiàn)下述表1所示。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]一、首先按以下步驟制備氮系阻燃劑:
[0028](1)將779.24kg的溫度為82°C的水、2kg的硅酸鋁、IlOkg的三聚氰胺、112.64kg的氰尿酸和0.8kg的乙烯基雙硬脂酰胺分別依次分步加入聚合釜內(nèi)，保持82°C進(jìn)行恒溫反應(yīng)2.2h后出料，進(jìn)入干燥/粉碎設(shè)備；
[0029](2)原料在干燥/粉碎設(shè)備內(nèi)干燥和粉碎，直到滿足以下條件:粒徑< 4um，水分
<0.6%，白度> 90%，然后出料并進(jìn)入混合機(jī)；
[0030](3)將0.2kg的季戊四醇、0.5kg的次磷酸鈉和0.4kg的硼酸鋅加入混合機(jī)內(nèi)混合均勻，混合時(shí)間為16min，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min，溫度為常溫，混合后即得氮系阻燃劑成品。
[0031]二、然后以所得氮系阻燃劑為原料之一準(zhǔn)備阻燃硅橡膠復(fù)合物:取IOOkg的沉淀硅橡膠和30kg的氮系阻燃劑密煉6min，再加入0.7kg的雙2，5混合均勻，在溫度167°C下硫化6min成型；在200°C條件下進(jìn)行二次硫化4h,阻燃效果達(dá)到FV-O級(jí)(2mm),力學(xué)性能見(jiàn)下述表1所示。
[0032]實(shí)施例3:
[0033]一、首先按以下步驟制備氮系阻燃劑:
[0034](I)將1020kg的溫度為85°C的水、2.2kg的硅酸鋁、126kg的三聚氰胺、129kg的氰尿酸和1.0kg的乙烯基雙硬脂酰胺分別依次分步加入聚合釜內(nèi)，保持85°C進(jìn)行恒溫反應(yīng)
2.5h后出料，進(jìn)入干燥/粉碎設(shè)備；
[0035](2)原料在干燥/粉碎設(shè)備內(nèi)干燥和粉碎，直到滿足以下條件:粒徑< 4um，水分
<0.6%，白度> 90%，然后出料并進(jìn)入混合機(jī)；
[0036](3)將0.3kg的季戊四醇、0.6kg的次磷酸鈉和0.5kg的硼酸鋅加入混合機(jī)內(nèi)混合均勻，混合時(shí)間為18min，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min，溫度為常溫，混合后即得氮系阻燃劑成品。
[0037]二、然后以所得氮系阻燃劑為原料之一準(zhǔn)備阻燃硅橡膠復(fù)合物:取IOOkg的沉淀硅橡膠和40kg的氮系阻燃劑密煉8min，再加入0.8kg的雙2，5混合均勻，在溫度170°C下硫化8min成型；在200°C條件下進(jìn)行二次硫化4h,阻燃效果達(dá)到FV-O級(jí)(2mm),力學(xué)性能見(jiàn)下述表1所示。
[0038]實(shí)施例4:
[0039]一、首先按以下步驟制備氮系阻燃劑:
[0040](I)將1184kg的溫度為88°C的水、2.5kg的硅酸鋁、130kg的三聚氰胺、133.12kg的氰尿酸和1.2kg的乙烯基雙硬脂酰胺分別依次分步加入聚合釜內(nèi)，保持88°C進(jìn)行恒溫反應(yīng)2.Sh后出料，進(jìn)入干燥/粉碎設(shè)備；
[0041](2)原料在干燥/粉碎設(shè)備內(nèi)干燥和粉碎，直到滿足以下條件:粒徑< 4um，水分
<0.6%，白度> 90%，然后出料并進(jìn)入混合機(jī)；
[0042](3)將0.4kg的季戊四醇、0.8kg的次磷酸鈉和0.6kg的硼酸鋅加入混合機(jī)內(nèi)混合均勻，混合時(shí)間為19min，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min，溫度為常溫，混合后即得氮系阻燃劑成品。
[0043]二、然后以所得氮系阻燃劑為原料之一準(zhǔn)備阻燃硅橡膠復(fù)合物:取IOOkg的沉淀硅橡膠和25kg的氮系阻燃劑密煉9min，再加入0.9kg的雙2，5混合均勻，在溫度172°C下硫化9min成型；在200°C條件下進(jìn)行二次硫化4h,阻燃效果達(dá)到FV-1級(jí)(2mm),力學(xué)性能見(jiàn)下述表1所示。
[0044]實(shí)施例5:
[0045]一、首先按以下步驟制備氮系阻燃劑:
[0046](I)將1480kg的溫度為90°C的水、3kg的硅酸鋁、146kg的三聚氰胺、150kg的氰尿酸和1.5kg的乙烯基雙硬脂酰胺分別依次分步加入聚合釜內(nèi)，保持90°C進(jìn)行恒溫反應(yīng)3h后出料，進(jìn)入干燥/粉碎設(shè)備；
[0047](2)原料在干燥/粉碎設(shè)備內(nèi)干燥和粉碎，直到滿足以下條件:粒徑< 4um，水分
<0.6%，白度> 90%，然后出料并進(jìn)入混合機(jī)；
[0048](3)將0.5kg的季戊四醇、1.0kg的次磷酸鈉和0.8kg的硼酸鋅加入混合機(jī)內(nèi)混合均勻，混合時(shí)間為20min，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min，溫度為常溫，混合后即得氮系阻燃劑成品。
[0049]二、然后以所得氮系阻燃劑為原料之一準(zhǔn)備阻燃硅橡膠復(fù)合物:取IOOkg的沉淀硅橡膠和35kg的氮系阻燃劑密煉lOmin，再加入1.0kg的雙2，5混合均勻，在溫度175°C下硫化IOmin成型；在200°C條件下進(jìn)行二次硫化4h,阻燃效果達(dá)到FV-O級(jí)(2mm),力學(xué)性能見(jiàn)下述表1所示。
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種氮系阻燃劑，其特征在于:包括以下質(zhì)量份的各原料:催化劑1.5~3份，三聚氰胺100~150份，氰尿酸100~150份，分散劑0.5~1.5份，季戊四醇0.1~0.5份，次磷酸鈉0.2~1.0份，硼酸鋅0.2~0.8份，同時(shí)滿足以下條件:三聚氰胺與氰尿酸的摩爾比為1:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮系阻燃劑，其特征在于:所述各原料的質(zhì)量份分別為:催化劑2~2.5份，三聚氰胺110~130份，氰尿酸115~135份，分散劑0.8~1.2份，季戊四醇0.2~0.4份，次磷酸鈉0.5~0.8份，硼酸鋅0.4~0.6份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮系阻燃劑，其特征在于:所述催化劑為硅酸鋁，所述分散劑為乙烯基雙硬脂酰胺。
4.一種如權(quán)利要求1所述的氮系阻燃劑的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將水、催化劑、三聚氰胺、氰尿酸和分散劑分別依次分步加入聚合釜內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，其中，水的溫度為80~90°C，水的質(zhì)量是三聚氰胺與氰尿酸總質(zhì)量的3~5倍；加入以上原料后，在聚合釜內(nèi)80~90°C恒溫反應(yīng)2~3h出料，進(jìn)入干燥/粉碎設(shè)備； (2)原料在干燥/粉碎設(shè)備內(nèi)干燥和粉碎，直到滿足以下條件:粒徑<4um，水分<0.6%，白度> 90%，然后出料并進(jìn)入混合機(jī)； (3 )將季戊四醇、次磷酸鈉和硼酸鋅加入混合機(jī)內(nèi)混合均勻，混合時(shí)間為15-20min，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/min，溫度為常溫，混合后即得氮系阻燃劑成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮系阻燃劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中的水、催化劑、三聚氰胺、氰尿酸和分散劑的質(zhì)量份分別為:水675~1325份，催化劑2~2.5份，三聚氰胺110~130份，氰尿酸115~135份，分散劑0.8~1.2份；所述步驟(3)中的季戊四醇、次磷酸鈉和硼酸鋅的質(zhì)量份分別為:季戊四醇0.2~0.4份，次磷酸鈉0.5~0.8份，硼酸鋅0.4~0.6份。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的氮系阻燃劑的制備方法，其特征在于:所述催化劑為硅酸鋁，所述分散劑為乙烯基雙硬脂酰胺。
7.一種阻燃硅橡膠復(fù)合物，包括沉淀硅橡膠，其特征在于:還包括氮系阻燃劑，所述沉淀硅橡膠的質(zhì)量為所述氮系阻燃劑質(zhì)量的2.5~5倍；所述氮系阻燃劑包括以下質(zhì)量份的各原料:催化劑1.5~3份，三聚氰胺100~150份，氰尿酸100~150份，分散劑0.5~1.5份，季戊四醇0.1~0.5份，次磷酸鈉0.2~1.0份，硼酸鋅0.2~0.8份，同時(shí)滿足以下條件:三聚氰胺與氰尿酸的摩爾比為1:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻燃硅橡膠復(fù)合物，其特征在于:所述氮系阻燃劑各原料的質(zhì)量份分別為:催化劑2~2.5份，三聚氰胺110~130份，氰尿酸115~135份，分散劑0.8~1.2份，季戊四醇0.2~0.4份，次磷酸鈉0.5~0.8份，硼酸鋅0.4~0.6份。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的阻燃硅橡膠復(fù)合物，其特征在于:所述催化劑為硅酸鋁，所述分散劑為乙烯基雙硬脂酰胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的阻燃硅橡膠復(fù)合物，其特征在于:所述阻燃硅橡膠復(fù)合物還包括質(zhì)量為所述沉淀娃橡膠質(zhì)量的0.65-1.0%的雙2，5。
【文檔編號(hào)】C08G73/06GK103819897SQ201410038946
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】孫永生, 張路, 葉銳, 蘇華, 封紅兵 申請(qǐng)人:成都玉龍化工有限公司