[发明专利]一种多元嵌段或无规共聚无卤阻燃大分子及其阻燃聚烯烃材料

说明书

本发明公开了一种多元嵌段或无规共聚无卤阻燃大分子及其阻燃聚烯烃材料，所述大分子为CPFR，该无卤阻燃分子可以实现多种阻燃基团在单一聚合型分子内的无规或嵌段聚集，可以通过多元阻燃基团的集中释放，增强其阻燃效率；然后将多元嵌段或无规共聚的无卤阻燃分子与聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、热塑性聚烯烃、聚烯烃弹性体等)熔融共混，制备无卤阻燃聚烯烃复合材料，该阻燃体系获得的聚烯烃复合材料加工性能良好，赋予聚烯烃材料良好的阻燃性能。并且相比于传统复合型膨胀阻燃体系，材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度得到极为显著的提升。

技术领域

本发明属于阻燃剂制备技术领域，涉及一种多元嵌段或无规共聚无卤阻燃大分子及其阻燃聚烯烃材料，可有利于构建高效无卤阻燃聚烯烃体系。

背景技术

聚烯烃类树脂包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚烯烃弹性体(POE)和热塑性聚烯烃(TPO)等，在光纤电缆、电子电器、汽车部件、通讯管道、建筑材料等领域有着广泛的应用，近年来，以上领域都对聚烯烃材料阻燃性能的要求愈加严格。目前，聚烯烃的阻燃功能化以添加型阻燃为主，其中膨胀阻燃体系(IFR)以无卤、高效、低添加的优点在聚烯烃类树脂中应用极为广泛。在IFR体系中，含有磷-氮、结构的聚磷酸盐能够同时作为酸源和气源，但该类分子的强极性，使得此系列阻燃剂与聚合物表现出较差的相容性，并严重降低材料的物理机械性能。因此在阻燃聚烯烃的研究过程中，必须在保证低添加、高效率阻燃的同时，兼顾其物理机械性能。

IFR的化学结构以及组分间的聚集形态对阻燃效率影响十分明显。三聚氰胺聚磷酸盐与焦磷酸哌嗪组成的膨胀体系在聚丙烯和高密度聚乙烯中均能取得较好的阻燃效果。而当阻燃基团以聚合分子的形式进行构建，由于阻燃基团的集中释放，能发挥更高的阻燃效率。近年来一些关于膨胀型阻燃剂的申请专利，如中国专利CN107652324B《三源一体膨胀型阻燃剂及其合成方法和应用》、中国专利CN109879907B《三源一体膨胀阻燃剂、用其接枝的杂化膨胀阻燃剂及它们的制备方法和应用》、中国专利CN108164809B《一种抗滴落的一体膨胀型无卤阻燃剂及其制备方法》等公开了一些集“酸源、气源、炭源”为一体的膨胀阻燃剂及其制备方法，除阻燃性能外，也关注了对聚合物材料力学性能影响。

以硅烷偶联剂为代表的硅烷化合物由于同时含有活泼的硅氧烷和功能性端基常用来改性传统膨胀阻燃剂以增加其与聚合物的相容性，并改善力学性能，如中国专利CN110498952B《一种膨胀型高效复合阻燃剂及其制备方法》、如CN113150386A《一种改性聚磷酸铵膨胀阻燃剂及其制备方法和应用》。改性后的阻燃剂在提高与聚合物相容性的同时，还能发挥含硅阻燃剂的协效作用，提升阻燃效率。但上述阻燃剂添加量大，且包覆的硅烷化合物易迁出流失，丧失阻燃和改性的功能。因此，寻找高效阻燃且对聚烯烃力学性能和加工性能影响较小的阻燃体系十分必要。

本发明提供一种无卤阻燃大分子，将膨胀阻燃体系中的多元功能组分，采用不同共聚形式(嵌段或无规)链接成共聚阻燃大分子，可以实现共聚分子内每种阻燃基团自身功效的集中释放，并且共聚分子内阻燃基团之间的协同作用得到加强，降低阻燃剂的用量，增强与聚合物之间的作用力和相容性。更重要的，相比于传统膨胀阻燃复合体系，采用该方法获得的阻燃聚烯烃材料拉伸强度得到增强，同时冲击强度、断裂伸长率得到了最高40倍的显著提升。

目前，此类多元嵌段或无规共聚阻燃大分子，在国内外尚属首次提出，为发展高效聚合型阻燃大分子的构建进行探索，为构建综合性能优异的无卤阻燃聚烯烃材料提供了新的思路。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种多元嵌段或无规共聚无卤阻燃大分子，简称CPFR，CPFR为由A、B结构单元或者由A、B、C结构单元形成的无规共聚物或嵌段共聚物；当所述CPFR为嵌段共聚型，结构通式为：

其中：

A为

B为