[发明专利]一种含溴低气味复合阻燃剂、制备方法及其在PP中的应用

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，公开了一种抑烟、低气味、增强阻燃剂，其由溴系阻燃剂、次磷酸盐阻燃剂、含氮阻燃剂、三氧化二锑经过水热反应得到，优选与抑烟剂混合使用。该抑烟、低气味、增强阻燃剂气味很低，对PP材料具有较高的阻燃效率，同时能够降低发烟量，提高力学性能和加工性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及高分子材料制备中的功能助剂，更具体地涉及用于高分子材料中阻燃剂。

背景技术

聚丙稀(PP)由于其相对密度小，化学性能好，电绝缘性好，耐高温，易加工，耐腐烛而被广泛应用于汽车、医药、家电、食品包装、建筑等领域。但是PP的氧指数(LOI)只有17.4％左右，极易燃烧，而且燃烧释放大量热，火焰传播速度快，并伴有发烟、滴落现象，易引起大面积火灾，对人生命安全造成巨大的威胁，从而使其应用领域受到限制。

目前溴系阻燃剂在PP中应用最为广泛，其加入量低、阻燃效率高，对材料的其他性能影响小。八溴醚不仅含有芳香族溴又含有脂肪族溴，其阻燃效率比其他溴有了很大的提高，CN104277330A公开了采用八溴醚和三氧化二锑联合制备PP阻燃母粒，当PP制品的阻燃剂含量达到4％时，PP可以达到V2阻燃等级。但其溴含量仍然较高，会增加PP制品的发烟量。

另外，八溴醚等溴系阻燃剂存在游离的溴素，在受热时易挥发形成难闻气味，影响PP的使用。通常通过加入联枯、有机过氧化物作为阻燃协效剂来提高溴系阻燃剂的阻燃效率，降低溴的含量。如杨明辉，侯小敏等人(现代塑料加工应用，2019，31(4)：21-24)采用联枯与三聚氰胺氢溴酸盐、二乙基次磷酸铝协效阻燃PP，当其加入量在1-2％左右时，PP可以达到V2阻燃等级。但是联枯和有机过氧化物都能够促进PP分子链断裂，从而影响PP的力学性能和加工性能。并且阻然协效剂如联枯、有机过氧化物本身毒性较大，且也会散发难闻的气味，无法用于对气味有要求的场合。

因此，高分子材料领域仍需要开发出一种发烟量小、低气味、较小降低高分子材料机械性能，而且其阻燃效果也不降低的阻燃剂。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有良好阻燃性，同时发烟量小、低气味、较小降低高分子材料机械性能的阻燃剂。

本发明的另一目的是提供上述阻燃剂在PP材料制造中的应用，以提高其熔体强度，可以满足复杂的挤出加工工艺。

根据本发明的第一方面，所提供的含溴低气味复合阻燃剂主要是由溴系阻燃剂、次磷酸盐阻燃剂、含氮阻燃剂和三氧化二锑通过水热反应制备得到。在本发明的一般实施方式中，水热反应是在高压反应釜中并在110-200℃范围内反应。反应时间可以根据压力和温度的高低，在2-20h范围内变化。水热反应的压力可以是在0.1-0.7MPa之间。本发明的典型实施方式，采用0.1-0.5MPa的压力，在120-150℃的温度下反应3-7小时。

本发明的复合阻燃剂采用这种多元联合，提高了阻燃效率，降低了制品中溴的含量；而且，避免了联枯、有机过氧化物等阻燃协效剂的使用，不仅降低了制品的气味，同时也降低了PP在加工过程中分子链的断裂，从而改善了高分子材料的加工性能和力学性能。

本发明中，将阻燃剂的复合成分进行水热反应比较重要。发明人通过对比发现，经过水热反应的复合阻燃剂可以明显改善阻燃剂的气味，阻燃性能也有提高。发明人对这种作用的机理尚不明确，猜测一种可能性是阻燃剂中的溴元素与含氮阻燃剂中氨基甚至次磷酸盐阻燃剂中的次磷酸根发生相互作用，从而使游离的溴素得到固定；另外，水热反应时阻燃剂各组份的充分熔合，可能进一步提高阻燃剂的阻燃效率。