[发明专利]一种协效阻燃热塑性树脂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于阻燃热塑性树脂及制备领域，特别涉及一种协效阻燃热塑性树脂及制备方法。

背景技术

氢氧化镁阻燃剂亦属于添加型高抑烟阻燃剂，且无毒、无腐蚀、稳定性好、高温下不产生有毒气体，并可与多种物质产生协同阻燃作用，且来源广泛，被认为是最具有发展前途的。其阻燃机理主要是受热分解，释放出水蒸气，而脱水生成的金属氧化物层可吸收烟和可燃挥发物，同时可以覆盖在材料表面，由此可知，氢氧化镁阻燃剂用量大、对基材的性能影响大是其主要缺点，为解决这一问题，一般选取超细且表面经过改性的氢氧化镁粉末作为阻燃剂。目前，对氢氧化镁的改性方法主要是偶联剂的改性、微胶囊化法、与其他阻燃剂的复配。陈旭等人[氢氧化镁微胶囊的制备与应用，绝缘材料，2009，42(5)：14-16]公开了氢氧化镁-EVA阻燃体系的制备方法：蜜胺树脂作为壁材对氢氧化镁粉末进行微胶囊包覆，将其作为阻燃剂阻燃EVA，其体系的阻燃性能得到很大提高。

DOPO是一种重要的有机磷阻燃剂中间体，也是阻燃剂研究领域较为活跃的课题。DOPO分子中含有P-H键，可与不饱和键、羰基、环氧基等进行加成反应，生成各种DOPO衍生物。使其作为添加型或反应型阻燃剂引入高分子材料中，在提高其阻燃性能的同时又保持了良好的力学性能，可以用在电子设备塑料、电路板等。

热塑性树脂是指加热到一定温度能发生熔融流动，而冷却至一定温度后，又能变成固态的一类树脂。这种树脂由于良好的加工性而得到广泛的应用，特别是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(简称EVA)和高密度聚乙烯(简称HDPE)。HDPE在燃烧时发烟量低，产生的气体腐蚀性低，EVA有良好的柔韧性、光学性能、耐低温性能，适合作低烟无卤阻燃电缆料的基体树脂材料，主要应用于电缆护套、密封件、医疗管具、绝缘薄膜、管材、板材、建材电气配件和日用品等多类产品中。但这种热塑性树脂比较易燃，限制了其在生产生活中的应用，因此这种热塑性树脂的阻燃性也越来越受到人们的重视。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种协效阻燃热塑性树脂及制备方法，该阻燃热塑性树脂具有较好的阻燃性能和较高的力学性能；拉伸强度最高可达13.2MPa，断裂伸长率137％，垂直燃烧达到V-0级；该制备简单、成本低、操作方便，制备过程要求简单，利于实现工业化生产。

本发明的一种无卤含磷阻燃剂与改性氢氧化镁协效阻燃热塑性树脂，该阻燃热塑性树脂包括以下组分：热塑性树脂40wt％-45wt％，改性的氢氧化镁粉末45wt％～53wt％，无卤含磷阻燃剂和引发剂2wt％～15wt％，其中引发剂为无卤含磷阻燃剂的0.3wt％～1.0wt％。

所述改性的氢氧化镁粉末是经过偶联剂改性的，并在105℃±5℃干燥处理。

本发明所涉及的反应方程式如下：

其中，R为：

——CH₂、——O——、

中的一种或几种。

本发明的一种无卤含磷阻燃剂与改性氢氧化镁协效阻燃热塑性树脂的制备方法，包括：

(1)将经过偶联剂改性的氢氧化镁粉末在105℃±5℃干燥2小时；9，10-二氢-9氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与双马来酰亚胺(BMI)等摩尔制备无卤含磷阻燃剂；

(2)经过上述无卤含磷阻燃剂与热塑性树脂均匀混合后加入到密炼机中，升温至140℃±5℃使之熔融；然后降温至60℃±5℃，加入引发剂，再次加热升温至140℃±5℃，将上述改性后的氢氧化镁粉末加入密炼机，继续密炼15min-20min，即得到无卤含磷阻燃剂与改性氢氧化镁协效阻燃热塑性树脂；其中热塑性树脂40wt％-45wt％，改性的氢氧化镁粉末45wt％～53wt％，无卤含磷阻燃剂和引发剂2wt％～15wt％；引发剂为无卤含磷阻燃剂的0.3wt％～1.0wt％。

所述步骤(1)中的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂中的一种或两种的混合物。

所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；钛酸酯类偶联剂选自正钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四异辛酯中的一种或几种的混合物。

所述步骤(1)中的9，10-二氢-9氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的化学结构式为：

所述的双马来酰亚胺的化学结构式为：

其中，R为：

——CH₂、——O——、