[发明专利]复合膨胀型阻燃剂及其在阻燃环氧树脂复合材料制备中的应用

说明书

技术领域

本发明属于环氧树脂阻燃改性的技术领域，特别涉及铁化合物与膨胀型阻燃剂复合及其在阻燃环氧树脂复合材料制备中的应用。

背景技术

据《合成胶粘剂丛书》(郑瑞琪，余云照编著，化学工业出版社，1985年)介绍，环氧树脂是一类重要的热固性树脂，是聚合物复合材料中应用最广泛的基体树脂。环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能，以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点，但其易燃性限制了它更为广泛的应用。据《阻燃剂的发展及在塑料中的应用》(塑料，31：11-15，2002)介绍，传统的阻燃剂(如卤系阻燃剂)在火灾中往往会产生很多烟气，甚至提高了烟气的毒性和腐蚀性，易造成重大人员伤亡。据《火灾烟气毒性研究的进展》(Fire Science and Technology，24：674-678，2005)统计，烟气窒息在火灾伤亡事故中占主导地位。因此，对环氧树脂复合材料进行阻燃抑烟处理对于提高其火灾安全性是是非常重要的。

据《Influence of Fe-MMT on the fire retarding behavior and mechanical property of (ethylene-vinyl acetate copolymer/magnesium hydroxide)composite》(Polymers for Advanced Technologies.19：960-966，2008)介绍，铁蒙脱土具有催化活性和自由基捕获作用，其结构不仅包含硅酸盐层，而且含有Fe³⁺和Zn²⁺，铁蒙脱土与传统钠蒙脱土具有相同的物理结构，不同点是Fe³⁺和Zn²⁺替代A1³⁺和Mg²⁺。目前铁蒙脱土已经应用于聚氯乙烯，硅橡胶，聚丙烯腈，乙二醇二乙酸酯，并表现出了良好的阻燃性能。据《Iron-containing Compounds as Flame Retarding/Smoke-suppressing Additives for PVC》(Fire and Materials.12：109-113，1988)介绍，磷酸铁，二茂铁，水合氧化铁，三氧化二铁在聚氯乙烯材料中表现出了阻燃抑烟作用，而四氧化三铁，氧化铁绿，氧化铁棕，氧化铁橙在材料阻燃抑烟方面的应用未见报道。

发明内容

为了提高环氧树脂的阻燃和抑烟性能，本发明使用铁化合物作为阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂进行复配，提供了一种复合阻燃剂，并将其用于环氧树脂的改性中，克服现有环氧树脂燃烧热释放量和生烟量较大的缺点。铁化合物在燃烧过程中，通过提高膨胀保护炭层的致密性来实现阻燃协效。

本发明的技术方案为：

一种复合膨胀型阻燃剂，包括均匀混合的膨胀型阻燃剂和铁化合物，膨胀型阻燃剂与铁化合物的质量比例为24-29.9∶0.1-6。

优选的是：铁化合物包括铁蒙脱土、水合氧化铁、三氧化二铁、磷酸铁、四氧化三铁、氧化铁棕、氧化铁橙、氧化铁绿、或二茂铁的至少一种。

优选的是：膨胀型阻燃剂包括单体膨胀型阻燃剂和复配膨胀型阻燃剂的至少一种。

优选的是：单体膨胀型阻燃剂包括2，4，8，10-四氧-3，9二磷螺环[5，5]十一烷-3，9二氧-3，9-二三聚氰胺盐，双(2，6，7-三氧-1-磷-双环[2，2，2]辛烷-1-氧甲基)磷酸酯三聚氰胺盐，三(新戊二醇磷酸酯-P-亚甲基)胺，以及新戊二醇磷酸酯三聚氟胺盐的至少一种。

2，4，8，10-四氧-3，9二磷螺环[5，5]十一烷-3，9二氧-3，9-二三聚氰胺盐，又称CN329，记为单体膨胀型阻燃剂[I]；双(2，6，7-三氧-1-磷-双环[2，2，2]辛烷-1-氧甲基)磷酸酯三聚氰胺盐记为单体膨胀型阻燃剂[II]；三(新戊二醇磷酸酯-P-亚甲基)胺，又称TNGPA，记为单体膨胀型阻燃剂[III]；新戊二醇磷酸酯三聚氟胺盐记为单体膨胀型阻燃剂[Ⅳ]。

优选的是：复配膨胀型阻燃剂包括聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)复配体系，三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)复配体系，以及三聚氰胺磷酸盐(MP)和季戊四醇(PER)复配体系的至少一种体系。