本發(fā)明涉及阻燃劑領(lǐng)域，具體為一種無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

高分子材料因其性能優(yōu)異、價(jià)格低廉而被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域，2000年僅塑料的生產(chǎn)量即達(dá)1.7億噸，其體積大大超過同年生產(chǎn)的鋼材體積。但是大多數(shù)高聚物屬于易燃、可燃材料，在燃燒時(shí)熱釋放速率大，熱值高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，不易熄滅，有時(shí)還產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，造成對(duì)環(huán)境的危害，對(duì)人們的生命安全形成巨大的威脅，例如近年來(lái)發(fā)生火災(zāi)頻繁，特大火災(zāi)傷人事故常有發(fā)生，特別是公共場(chǎng)所幾次火災(zāi)造成重大人員死傷和財(cái)產(chǎn)損失，社會(huì)影響很大。因此，預(yù)防火災(zāi)成為人們心中迫切的愿望，如何提高合成高聚物及天然高聚物材料的阻燃性己成為一個(gè)急需解決的問題。

阻燃劑按照其元素種類可分為：鹵系、磷系、鹵－磷系、氮系、硅系、鋁鎂系等，按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為無(wú)機(jī)阻燃劑、有機(jī)阻燃劑、高分子阻燃劑等，按阻燃劑與被阻燃材料關(guān)系分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。通常在塑料阻燃改性中常采用的方法是添加型阻燃劑共混改性的方法。

阻燃作用是通過一個(gè)或幾個(gè)要素來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中包括六個(gè)方面：提高材料熱穩(wěn)定性、捕捉游離基、形成非可燃性保護(hù)膜、吸收熱量、形成重質(zhì)氣體隔離層、稀釋氧氣和可燃性氣體。目前常采用阻燃劑行為主要是通過冷卻、稀釋、形成隔離膜的物理途徑和終止自由基的化學(xué)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

常采用的阻燃劑包括：鋁鎂系阻燃劑，即氫氧化鎂、氫氧化鋁；磷系阻燃劑；溴系阻燃劑；氮系阻燃劑等。由于聚烯烴類材料質(zhì)地發(fā)脆，抗沖擊性能不好，如果在聚烯烴類材料中引入相溶性差的無(wú)機(jī)材料，如氫氧化鎂、氫氧化鋁，往往會(huì)使聚烯烴類材料的機(jī)械性能惡化，拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度可能會(huì)不能滿足指標(biāo)，失去使其原本價(jià)值。

溴系阻燃劑是鹵系阻燃劑中的代表，由于添加量少等優(yōu)點(diǎn)使其成為被廣泛使用的阻燃劑，但溴系阻燃劑遇到的最大問題體現(xiàn)在環(huán)保等方面。自從rohs指令頒布并實(shí)施，環(huán)保性就成為溴系阻燃劑最大障礙，其燃燒產(chǎn)生“二惡英”已經(jīng)成為公認(rèn)。磷系和氮系阻燃劑相對(duì)于上述類型阻燃劑，其效率較低，市場(chǎng)也較少應(yīng)用。

針對(duì)以上問題，尤其是環(huán)保問題，新的類型阻燃劑，如復(fù)配膨脹型氮磷阻燃劑日益得到市場(chǎng)的認(rèn)可，尤其是出口到日本、美國(guó)和歐盟的生產(chǎn)廠家。

隨著人們生活水平的不斷提高和材料工業(yè)的高速發(fā)展，合成高分子材料普遍應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中。這些合成高分子材料大多都極易燃燒，且燃燒時(shí)生成大量的有毒有害物質(zhì)，嚴(yán)重威脅著人們的生命安全。在我國(guó)每年火災(zāi)發(fā)生的頻率多達(dá)20萬(wàn)余次，且還在呈上升趨勢(shì)，給國(guó)家?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而人員的傷亡的情況更為慘重。因此，對(duì)聚合物材料的阻燃改性研究是非常重要和必要的。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)阻燃劑生產(chǎn)量的年平均增長(zhǎng)率估計(jì)可達(dá)15％-20％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球3％-4％的水平。2010年國(guó)內(nèi)塑料制品產(chǎn)量為5830.38萬(wàn)噸，根據(jù)塑料制品業(yè)規(guī)劃目標(biāo)，塑料制品產(chǎn)量達(dá)到約10000萬(wàn)噸，在2010年基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)再翻一番的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)約成本同時(shí)阻燃效果好的無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑及其制備方法。

一種無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑，其特征在于，其是由下述重量份的原料制得：聚磷酸銨40-55,三聚氰胺15-25，聚戊四醇12-15，尿酸酯7-11，無(wú)機(jī)添加劑5-10，硼酸鋅0.2-0.4，離子型表面活性劑0.3-2。

所述的一種無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑，其特征在于，無(wú)機(jī)添加劑指的是氫氧化鎂或者氫氧化鋁。

所述的無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：按照比例將原料聚磷酸銨,三聚氰胺，聚戊四醇，尿酸酯加入反應(yīng)釜，通過控制反應(yīng)釜攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)釜溫度以10-12℃/分緩慢升高，至80-100℃保持14-16分鐘，并通過加料口緩慢加入無(wú)機(jī)添加劑和硼酸鋅，5-10分鐘后緩慢加入離子型表面活性劑，10-16分鐘停止反應(yīng)出料。該過程通過物理吸附和化學(xué)反應(yīng)使其與無(wú)機(jī)微粒作用以減小其表面極性。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明是以氮磷為主要成分的復(fù)合阻燃劑。該產(chǎn)品經(jīng)過特殊的配方復(fù)合和工藝生產(chǎn)，阻燃效果顯著，其外觀是白色(結(jié)晶或無(wú)定形)粉末，本身是一種混合物，通過p-n的協(xié)效作用對(duì)聚烯烴阻燃，阻燃好，熱穩(wěn)定性高，分解溫度大于280℃，且殘?zhí)柯矢撸毙孕?，具極佳的分散性，化學(xué)穩(wěn)定性好，可與其它物質(zhì)混合不易起化學(xué)變化；本發(fā)明無(wú)毒、無(wú)鹵、環(huán)保，采用氮磷協(xié)同阻燃，燃燒過程沒有鹵素等產(chǎn)物釋放，產(chǎn)品通過msds認(rèn)證；

(2)本發(fā)明使用時(shí)對(duì)填料不敏感，且添加量少，有利于降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的性價(jià)比；對(duì)于市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品應(yīng)用于pp的添加量為25-32％，才能達(dá)到v0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本品添加到pph(均聚pp)14-16％，ppb(共聚pp)15-20％，hips18-22％即能達(dá)到v0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

(3)本發(fā)明的價(jià)格低，性價(jià)比高；市場(chǎng)上與本產(chǎn)品類似的價(jià)格約為29000-36000元/噸，過去占較高使用量的溴系(十溴)阻燃劑價(jià)格約為4500元/噸。本品價(jià)格成本約19000元/噸，其阻燃作用與進(jìn)口阻燃產(chǎn)品相當(dāng)，完全可以替代價(jià)格昂貴的進(jìn)口阻燃劑；

(4)該型阻燃劑經(jīng)過特殊的配方復(fù)合和工藝生產(chǎn)，阻燃效果顯著，其外觀是白色(結(jié)晶或無(wú)定形)粉末，本身是一種混合物，通過物質(zhì)之間的協(xié)調(diào)作用對(duì)聚烯烴阻燃。阻燃效果好，熱穩(wěn)定性高，分解溫度大于280℃(見附圖1)，殘?zhí)悸矢?，吸潮性小，其極佳的分散性，化學(xué)穩(wěn)定性好，可與其它物質(zhì)混合不易起化學(xué)變化；

(5)該生產(chǎn)工藝清晰環(huán)保，無(wú)廢水、廢氣、廢渣及噪聲排放，且生產(chǎn)過程易于控制，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的阻燃劑熱分析圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1、

一種無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑，其是由下述重量(kg)的原料制得：聚磷酸銨40,三聚氰胺25，聚戊四醇15，尿酸酯7，氫氧化鋁5，硼酸鋅0.4，離子型表面活性劑2。

所述的無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

按照比例將原料聚磷酸銨,三聚氰胺，聚戊四醇，尿酸酯加入反應(yīng)釜，通過控制反應(yīng)釜攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)釜溫度以10℃/分緩慢升高，至100℃保持15分鐘，并通過加料口緩慢加入無(wú)機(jī)添加劑和硼酸鋅，10分鐘后緩慢加入離子型表面活性劑，10分鐘停止反應(yīng)出料。

以本實(shí)施例為原料制備共聚pp為例，將17-20％的阻燃劑添加到共聚pp母粒中，混合攪拌均勻后，壓片。下表為純ppb母粒與阻燃母粒性能比較。

實(shí)施例2、

一種無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑，其是由下述重量(kg)的原料制得：

聚磷酸銨45,三聚氰胺15，聚戊四醇12，尿酸酯10，氫氧化鋁5，硼酸鋅0.2，離子型表面活性劑0.5。

所述的無(wú)鹵氮磷復(fù)配膨脹型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

按照比例將原料聚磷酸銨,三聚氰胺，聚戊四醇，尿酸酯加入反應(yīng)釜，通過控制反應(yīng)釜攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)釜溫度以10℃/分緩慢升高，至100℃保持15分鐘，并通過加料口緩慢加入無(wú)機(jī)添加劑和硼酸鋅，8分鐘后緩慢加入離子型表面活性劑，10分鐘停止反應(yīng)出料。

質(zhì)量指標(biāo)：

產(chǎn)品用途：主要用于聚烯烴產(chǎn)品，如各類片材，薄膜，電線電纜，熱縮套管，泡棉，珍珠棉等。作為新型環(huán)保無(wú)鹵阻燃劑可應(yīng)用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯天然樹脂、聚碳酸酯、聚氨酯、eva、熱范性彈性體，以及環(huán)氧氣、酚醛、氨基和不達(dá)到最高限度聚酯等天然樹脂，符合并可通過歐美各種環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，如rohs、pahs、reach等。

應(yīng)用指導(dǎo)：本實(shí)施例添加量為15-20％，可獲得ul94v0(1.6mm)級(jí)別，增加添加量(約25-30％)更可通過ul1581vw-1，5va等不同阻燃等級(jí)要求，力學(xué)性能可滿足各種制品要求，加工時(shí)各區(qū)段溫控按常規(guī)設(shè)定操作，切不可隨意添加其它填料，以免阻燃失效。