[发明专利]热塑性聚合物用无卤阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明提供热塑性聚合物用无卤阻燃剂，各组分按质量百分比，包括60‑90％有机次膦酸盐、5‑20％有机硅系阻燃剂、0.1‑10％无机硅系协效剂以及0‑10％含锌热稳定化合物。本发明还提供上述无卤阻燃剂的制备方法。本发明的无卤阻燃剂为热塑性聚合物用的耐腐蚀、低析出的无卤阻燃剂。

技术领域

本发明涉及热塑性聚合物用阻燃剂技术领域，具体地涉及热塑性聚合物用无卤阻燃剂及其制备方法。

背景技术

热塑性聚合物如尼龙、聚酯、聚苯醚、聚酮等因具有出色的力学性能、化学稳定性及热稳定性，被广泛应用于众多工业领域，但当有热源存在时其很容易燃烧，因此通常需要添加阻燃剂赋予其相应的阻燃性能来满足工业需求，诸如在通信、电子电气、轨道交通以及汽车领域。

卤素阻燃剂是目前世界上用量最大的阻燃剂，由于其阻燃效率高、价格适中的优势倍受青睐。然而，鉴于卤素阻燃剂的严重弊端与欧盟的WEEE、RoHS指令，许多制件与产品要求无卤化。

目前，用于热塑性聚合物的无卤阻燃剂主要有红磷、金属氢氧化物、烷基次膦酸盐类、无机次磷酸盐类。其中，红磷只能用于制作深色制品，在加工过程中产生难闻的气味；金属氢氧化物由于较大的添加量，综合性能损失严重；无机次磷酸盐价格便宜、合成工艺简单，但由于热稳定性低，加工过程中易出现变色、烧焦、甚至起火现象，且会产生磷化氢等毒性气体；三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)协效二乙基次膦酸铝(ADP)是一种典型的烷基次膦酸盐类阻燃体系，由于具有较高的磷含量，加之磷氮协同作用，可以实现对上述聚合物的高效阻燃，在高温加工过程中也不会产生磷化氢等毒性气体，但该体系也存在以下缺点：

1)两种组分在高温时会有一定的反应分解，产生少量的酸性气体，这些酸性气体不仅会导致材料变色，同时也会对加工设备的金属部件产生腐蚀，带来成本的增加和生产效率下降的问题；

2)阻燃剂易析出：湿热环境中使用ADP和MPP时，阻燃剂容易向制品表面迁移，导致阻燃剂分布不均及流失，最终使得材料阻燃性及电性能下降，这在电子电气领域不被接受。当材料中含有MPP时，在注塑成型过程中极易产生模垢，不时的停工清理模具降低了生产效率；

近年来，寻求更高效的ADP(烷基次膦酸盐)协同阻燃体系一直是重要的研究方向。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，根据本发明的一个方面，提供一种热塑性聚合物用无卤阻燃剂，各组分按质量百分比，所述无卤阻燃剂包括：

有机次膦酸盐 60-90％

有机硅系阻燃剂 5-20％

无机硅系协效剂 0.1-10％；

其中，各组分质量百分比之和为100％。

可选地，还包括0-10％的含锌热稳定化合物。含锌热稳定化合物对无卤阻燃尼龙聚合物的加工过程有稳定作用，可以抑制阻燃剂分解释放的酸性物质对设备的腐蚀，可以使体系颜色稳定；锌类稳定剂属于无机物，相当于填充物，与阻燃剂一样也是填充在聚合物的非晶区。因PBT材质加工温度相对低，可以不添加含锌热稳定化合物。

可选地，所述有机次膦酸盐为二烷基次膦酸铝、二烷基次膦酸锌、二烷基次膦酸铁和苯基次膦酸铝中的一种或几种的组合。

可选地，所述有机次膦酸盐为二乙基次膦酸铝。

可选地，所述有机次膦酸盐的平均粒径D50满足10μmD5050μm。有机次膦酸盐主要是通过粒径来区分不同规格，粒径越小，粉体越细，粘度越高，对加工不利；粒径过大，会造成分散不均匀，在上述粒径范围内，有机次膦酸盐在这杯热塑性聚合物用无卤阻燃剂时粘度和分散均匀性达到最佳平衡。

可选地，所述有机硅系阻燃剂为聚硅氧烷、笼型倍半硅氧烷、羟基硅油和硅橡胶中的任一种或几种的组合。