[发明专利]一种膨胀型抗熔滴阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子化学阻燃剂领域，尤其涉及一种膨胀型抗熔滴阻燃剂及其制备方法。

背景技术

随着高分子材料的广泛应用，火灾的潜在危险日益增长，积极开发和研究新的高分子阻燃材料，提高社会生产、生活的安全保障条件，已引起全社会的广泛的关注。

人们对阻燃材料过多的关注阻燃性的提高，而对燃烧过程中产生的熔滴重视还不够。材料在燃烧时产生大量的熔滴可作为第二火源加速火势的蔓延，扩大火灾范围。因此，阻燃剂的抗滴落性不容忽视。另外，发烟是聚合物燃烧的基本特征，据统计，火灾中发生的死亡事故80%是由于建筑构件、装饰材料等物质热解和燃烧所释放的烟和有毒气体窒息造成的，抑烟化和无毒化已被列为阻燃技术的重点研究之一。面对人们迫切的生活需求，阻燃剂必将朝着环保、高效、低烟、低毒的方向发展。

膨胀型阻燃剂（IFR）是一种环保的绿色阻燃剂，不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，其体系自身具有协同作用。膨胀型阻燃剂在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，符合未来阻燃剂的研究开发方向，已经成为国内外最为活跃的阻燃剂研究领域之一。

膨胀型阻燃剂由酸源、炭源和气源组成。专利CN 103524885 A公布了一种新型的膨胀型阻燃剂，该阻燃剂以聚胺基环三磷腈和三（2-羟乙基）异氰脲酸酯复合而成，其中聚胺基环三磷腈为酸源和气源，三（2-羟乙基）异氰脲酸酯为炭源，兼具有气源的作用。该膨胀型阻燃剂对聚乙烯、聚丙烯有较好的阻燃作用，但用量很大，添加20%时，才能达到V-0级。该专利并未公布阻燃剂对材料力学性能带来的影响。

专利CN 101724131 A提供了一种聚四氟乙烯-苯乙烯-丙烯腈-丁苯橡胶体系的阻燃剂共聚物的制备方法，主要用于PC、ABS、PA、PBT等塑料的阻燃，并未具体公布该阻燃剂对材料力学性能的影响，以及用该阻燃剂制备的阻燃PA、PBT等产品是否可用于纺丝等用途。专利CN 102391488 A公布了一种含氟硅磷抗滴落阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备方法，通过含氟硅烷与对苯二甲酸、乙二醇进行共聚，制得抗滴落的聚对苯二甲酸乙二醇酯，该产品可用于生产V-0级的塑料、薄膜、纤维的涤纶制品，但它并非合成可单独使用的含氮、氟、硅、磷阻燃剂。

传统的纤维纺织阻燃主要靠涂布整理技术使织物表面覆盖一层阻燃胶而达到阻燃效果，该方法依靠物理吸附使阻燃胶固定在织物表面，对阻燃剂有较高的选择性，不耐洗涤，对手感影响大。因此，开发一种反应型阻燃剂，阻燃元素通过化学的方式固定在聚合物分子链上，使纤维具有永久阻燃效果，是纤维阻燃的发展方向。

    

发明内容  

为了解决以上技术问题，本发明提供一种膨胀型抗熔滴阻燃剂，解决了传统阻燃剂添加量大、对材料力学性能影响大、不耐高温等缺陷，同时解决了纤维纺织领域物理阻燃的缺陷，是一种新型、环保、高效的复合阻燃剂；制备方法简单、方便，可操作性强。

解决以上技术问题的一种膨胀型抗熔滴阻燃剂，其特征在于：所述膨胀型抗熔滴阻燃剂由三步法制得：

a.阻燃酯化液的制备

配方由质量份的含磷共聚型阻燃剂10~80份，二元醇5~60份组成，二者在一定条件下反应，得到阻燃酯化液；

b.膨胀型阻燃剂的制备

以阻燃酯化液质量计算各反应物用量，取阻燃酯化液10~65份、二元胺5~55份，无水乙醇10~60份，在一定条件下反应，得到膨胀型阻燃剂；

c.膨胀型抗熔滴阻燃剂的制备

以膨胀型阻燃剂质量计算，在膨胀型阻燃剂中加入抗融滴剂1-20%和无机阻燃剂0-10%，使之均匀分散，即得到膨胀型抗熔滴阻燃剂。

本发明以含磷共聚型阻燃剂为酸源，以二元醇为炭源，以二元胺为气源反应，得到一种膨胀型阻燃剂，将该膨胀型阻燃剂与一定量的抗熔滴剂和无机阻燃剂共混，制得一种抗熔滴膨胀型阻燃剂。

抗熔滴剂的加入是为了使其具有更好的抗熔滴性。加入量由含磷阻燃物决定，添加量少，抗熔滴性能差；添加量过多，因其与含磷阻燃物相容性差而不能均匀分散，也使材料力学性能降低。抗熔滴剂的加入明显提高了材料的抗熔滴性，垂直燃烧等级明显提高，达V-0级。抗熔滴剂的加入也有助于改善材料的强度和模量，同时使材料的韧性增加。

无机阻燃剂的加入，有益于抑制材料在燃烧过程中产生烟雾。无机阻燃剂在燃烧过程中形成一层致密的膜，能有效抑制烟雾的溢出，减少材料燃烧过程中因烟雾引起的灾害。