[发明专利]纳米三氧化二锑母粒及其制备方法和在无卤协同阻燃塑料的应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米三氧化二锑母粒及其制备方法和在无卤协同阻燃塑料的应用，属于无机阻燃剂改性应用技术领域。

背景技术

三氧化二锑（Sb₂O₃）是重要的无机阻燃协效剂之一，主要用于与阻燃剂复合，提高阻燃塑料的阻燃效率，广泛用于塑料、橡胶、纺织织物、涂料等高分子材料的阻燃。我国是世界锑资源储量、产量及出口量第一的大国，随电子电器和汽车工业的增长，阻燃剂消费大幅上升，Sb₂O₃在阻燃领域中的应用需求在逐年上升；同时，锑资源过度开发，锑矿储量消耗速度远大于可开采储量增长速度，导致锑矿储量严重不足。为了有效利用锑资源，解决纳米Sb₂O₃的在阻燃塑料材料中的良好分散，是其在阻燃塑料中广泛应用的重要方面。

专利200710000830发明的三氧化二锑母粒的制造方法是将粒度分布在0.4～2.0μｍ之间的三氧化二锑粉体材料，在分散剂及偶联剂存在下分散于载体树脂制备的浓度为70～90%的一种母粒，改善了微米级三氧化二锑的粉尘问题，以及与塑料基体的相容性，提高了材料的流动性、力学和阻燃性能。专利200710000827发明了十溴二苯乙烷与三氧化二锑母粒的制造方法。该专利将4～20%的微米级三氧化二锑与50～70%的微米级十溴二苯乙烷，在分散剂及偶联剂存在下，分散于载体树脂制备的一种三氧化二锑与阻燃剂复合的母粒，简化了阻燃材料的生产工艺，减少了粉尘及对设备的磨损，有利于提高生产效率及制品的性能指标。

以熔融指数为10～50g/10min、质量百分比3～14%的聚丙烯（PP）为载体，0.1～5%改性乙撑双脂肪酸酰胺为分散剂和润滑剂，制备85～95%的易分散、生产成本低的三氧化二锑（0.1μｍ左右）母粒。以此母粒与十溴二苯乙烷复配阻燃均聚PP和ABS，与三氧化二锑粉体相比，复合材料的力学性能略有提升，而且材料的阻燃性能均可以达到UL94V-0级（3.2mm）。

由上述发明专利及研究现状可以看到，目前三氧化二锑母粒制备方法仅限于微米级粉体，以及微米级三氧化二锑与含卤阻燃剂复合的母粒制备技术，未见纳米级三氧化二锑母粒的制备及其无卤协同阻燃应用的方法报导。由于纳米级三氧化二锑的比表面大、表面能高，因而解决纳米级三氧化二锑在阻燃塑料中的良好分散成为制约其阻燃应用的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了提出纳米三氧化二锑母粒及其制备方法和在无卤协同阻燃塑料的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的纳米三氧化二锑母粒，以母粒的总质量计，各组分的质量百分含量为：

其中纳米三氧化二锑的粒度为40～100nm，纯度为98%～99.5%；

载体树脂为乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA，VA质量含量为5%、18%、28%)；

分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、己烯基双硬脂酰胺中的一种或两种那个以上的混合物；

偶联剂为硅烷偶联剂，可以为KH-550、KH-560、KH-570或A-151；

润滑剂为硅酮润滑剂。

本发明的纳米三氧化二锑母粒的制备方法，其具体制备步骤为：

1）用硅烷偶联剂对纳米Sb₂O₃的表面进行处理，然后与分散剂在高速搅拌机中高速混合均匀，得到混合物；

2）将步骤1）中得到的混合物连同载体树脂、润滑剂一起在双辊混炼机110～140℃下混炼8～10min后，经破碎机粉碎，制备得到质量浓度为70%～85%的纳米三氧化二锑母粒；

或将1）得到的混合物连同载体树脂、润滑剂一起在双螺杆挤出机上130～150℃下熔融共混，经水环造粒，制备得到浓度为70%～85%的纳米三氧化二锑母粒。

本发明的纳米三氧化二锑母粒在无卤协同阻燃塑料的应用，步骤为：

1）将纳米Sb₂O₃母粒与阻燃剂在搅拌机中混合均匀，得到混合物；

2）将步骤1）得到的混合物与烘干的塑料树脂混合，在双螺杆挤出机中熔融共混加工造粒，制备得到阻燃塑料粒子；

上述步骤1）和步骤2）中纳米Sb₂O₃母粒、阻燃剂以及塑料树脂之间的质量关系为：以纳米Sb₂O₃母粒、阻燃剂以及塑料树脂的总质量为100%计算，各部分的质量分数为：