一种无卤膨胀阻燃剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其是一种无卤膨胀阻燃剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 无卤膨胀阻燃剂是一种广泛应用于聚烯烃和涂料中的阻燃剂。阻燃剂在使用过 程，需要与基料进行混合，并与基料进行一体成型。现有的无卤膨胀阻燃剂与基料进行混合 和成型时，阻燃剂与基料的融合度不高，导致基料受热燃烧时阻燃剂的阻燃效果无法完全 发挥。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种无卤膨胀阻燃剂及其制备方法，能够解决现 有技术的不足，提高了无卤膨胀阻燃剂在混合入基料中之后的阻燃效果。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0005] -种无卤膨胀阻燃剂，包括93wt%的主料和7wt%的辅料；
[0006] 主料包括3. 5wt%~5wt%的聚磷酸铵、1. 5wt%~2. 5wt%的聚乙稀、6. 5wt%~ 10wt%的三聚氰胺、7wt%~10wt%的三季戊四醇、9wt%~13wt%的2, 5-二甲基节胺、 1. 75wt%~3wt%的2-氮杂环壬酮、15wt%~17wt%的丙二醇单甲醚乙酸酯、5wt%~ 10wt%的亚麻酸甲酯、0. 5wt%~0. 75wt%的3-甲基喹啉，余量为氢氧化错和氢氧化镁的 混合物，氢氧化铝和氢氧化镁的重量比为2:1 ;
[0007] 辅料包括12wt%~15wt%的2_疏基哌啶、8wt%~10wt%的3, 4_二羟基甲苯、 3wt%~4wt%的草酸铵、10wt%~15wt%的4-氨基啼啶、17wt%~20wt%的2-氰基-4-硝 基苯胺、5wt%~7wt%的硬脂酸锌，余量为乙酰金刚烧胺。
[0008] 作为优选，主料还包括1. 3wt%的4-氨基苯乙酮。
[0009] 作为优选，辅料还包括0. 35wt%的2-甲基-3-硝基苯酚。
[0010] -种上述的无卤膨胀阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011] A、将聚磷酸铵、聚乙烯、三聚氰胺、2, 5-二甲基苄胺、氢氧化铝和氢氧化镁放入反 应釜中进行加热，加热温度控制在320°C~350°C，进行匀速搅拌20min~30min，然后进行 降温，降温速度控制在l〇°C/min~15°C/min，降温的同时，将丙二醇单甲醚乙酸酯、亚麻酸 甲酯和3-甲基喹啉均匀喷洒在反应釜内，并保持搅拌处理直至温度降至50°C，最后加入剩 余组分，并进行保温加压，压力控制在3bar~3. 5bar，持续搅拌lh~1. 5h，制得主料；
[0012] B、将辅料组分放入反应釜中，加入甲醇，加热使甲醇缓慢挥发，在此过程中使反应 釜内保持负压，甲醇挥发完毕后，将反应釜恢复正压，反应釜内的温度加热至750°C，保持 2min~3min，然后迅速降低至25°C，制得辅料；
[0013] C、将步骤A制备的主料放入反应釜，加热至110°C~120°C，然后放入步骤B制得 的辅料，升温至270°C~280°C进行混合搅拌30min~40min，然后持续加入液态乙醚进行迅 速降温，并同时保持搅拌速度不变，直至温度降至70°C，停止加入乙醚，静置降至25°C。
[0014] 作为优选，步骤A中，搅拌速度控制在350rad/min~400rad/min。
[0015] 作为优选，步骤C中，搅拌速度控制在120rad/min~150rad/min。
[0016] 采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过改进阻燃剂的配方，将阻 燃剂分为主料和辅料进行分别制备。主料中的聚乙烯在制备过程中对主料的其余配方进行 交联，从而提高了阻燃材料与基料混合成型时的均匀度。丙二醇单甲醚乙酸酯和亚麻酸甲 酯延长了阻燃剂的释放周期，提高了其对于基料的保护。3-甲基喹啉可以提高主料制备过 程的稳定性。三季戊四醇和2-氮杂环壬酮在主料表面形成覆膜层，提高了主料与辅料的融 合效果。4-氨基苯乙酮可以提高主料中各个组分之间的混合均匀度，并可以实现阻燃剂释 放时的阻燃效果的持续性。辅料主要用于与主料配合，提高主料与基料之间的混合度，并延 长主料的有效期，同时在基料受热时，可以使主料更快地发挥阻燃效果，并提高基料的耐热 性，从而减少基料受热时出现的滴熔现象。辅料的制备过程通过加入甲醇，可以提高各个组 分之间的融合效果，然后通过快速加热和快速降温，使得辅料颗粒内形成孔洞，便于辅料与 主料的混合制备。主料和辅料通过加入乙醚进行降温融合，可以有效利用主料颗粒与辅料 颗粒的分子团结构，提高主料和辅料的有效结合，形成阻燃剂。
【具体实施方式】
[0017] -种无卤膨胀阻燃剂，包括93wt%的主料和7wt%的辅料；
[0018] 主料包括4.lwt%的聚磷酸铵、2. 3wt%的聚乙稀、7wt%的三聚氰胺、8. 9wt%的三 季戊四醇、11. 3wt%的2, 5-二甲基节胺、2. 5wt%的2-氮杂环壬酮、16wt%的丙二醇单甲醚 乙酸酯、9wt%的亚麻酸甲酯、0. 52wt%的3-甲基喹啉、1. 3wt%的4-氨基苯乙酮，余量为氢 氧化铝和氢氧化镁的混合物，氢氧化铝和氢氧化镁的重量比为2:1 ;
[0019] 辅料包括14.lwt%的2-巯基哌啶、8. 3wt%的3, 4-二羟基甲苯、3. 7wt%的草 酸铵、12. 6wt%的4-氨基嘧啶、18. 5wt%的2-氰基-4-硝基苯胺、5. 8wt%的硬脂酸锌、 0. 35wt%的2-甲基-3-硝基苯酚，余量为乙酰金刚烷胺。
[0020] -种上述的无卤膨胀阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0021] A、将聚磷酸铵、聚乙烯、三聚氰胺、2, 5-二甲基苄胺、氢氧化铝和氢氧化镁放入反 应釜中进行加热，加热温度控制在330°C，进行匀速搅拌20min，然后进行降温，降温速度控 制在10°C/min，降温的同时，将丙二醇单甲醚乙酸酯、亚麻酸甲酯和3-甲基喹啉均匀喷洒 在反应釜内，并保持搅拌处理直至温度降至50°C，最后加入剩余组分，并进行保温加压，向 反应爸内充入二氧化硫和一氧化碳的混合气体，使压力控制在3. 5bar，二氧化硫和一氧化 碳的摩尔比为5:1，持续搅拌1. 3h，制得主料；搅拌速度控制在380rad/min;
[0022] B、将辅料组分放入反应釜中，加入甲醇，加热使甲醇缓慢挥发，在此过程中使反应 釜内保持负压，甲醇挥发完毕后，将反应釜恢复正压，反应釜内的温度加热至750°C，保持 2min，然后迅速降低至25°C，制得辅料；
[0023] C、将步骤A制备的主料放入反应釜，加热至120°C，然后放入步骤B制得的辅料，升 温至280°C进行混合搅拌35min，然后持续加入液态乙醚进行迅速降温，并同时保持搅拌速 度不变，直至温度降至70°C，停止加入乙醚，静置降至25°C。搅拌速度控制在120rad/min。
[0024] 此外，在制得的阻燃剂粉末表面喷洒2-乙炔基苯甲醚，可以提高阻燃剂的稳定 性。
[0025] 将本实施例中的阻燃剂与现有技术中提供的无卤膨胀阻燃剂（使用济南金泉化 工有限公司生产的PC-100型膨胀型无卤阻燃剂）进行性能对比，结果如下表所示：
[0026]
[0027] 试验按照依照UL94标准进行。
[0028] 由此可见，本发明所提供的阻燃剂在阻燃效果上相比起现有技术具有明显的改 善。
[0029] 上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一 限制条件。
【主权项】
1. 一种无卤膨胀阻燃剂，其特征在于包括93wt%的主料和7wt%的辅料； 主料包括3. 5wt%~5wt%的聚磷酸铵、1. 5wt%~2. 5wt%的聚乙稀、6. 5wt%~ 10wt%的三聚氰胺、7wt%~10wt%的三季戊四醇、9wt%~13wt%的2, 5-二甲基节胺、 1. 75wt%~3wt%的2-氮杂环壬酮、15wt%~17wt%的丙二醇单甲醚乙酸酯、5wt%~ 10wt%的亚麻酸甲酯、0. 5wt%~0. 75wt%的3-甲基喹啉，余量为氢氧化错和氢氧化镁的 混合物，氢氧化铝和氢氧化镁的重量比为2:1 ; 辅料包括12wt%~15wt%的2-疏基哌啶、8wt%~10wt%的3, 4-二羟基甲苯、 3wt%~4wt%的草酸铵、10wt%~15wt%的4-氨基啼啶、17wt%~20wt%的2-氰基-4-硝 基苯胺、5wt%~7wt%的硬脂酸锌，余量为乙酰金刚烧胺。2. 根据权利要求1所述的无卤膨胀阻燃剂，其特征在于：主料还包括1. 3wt%的4-氨 基苯乙酮。3. 根据权利要求1所述的无卤膨胀阻燃剂，其特征在于：辅料还包括0. 35wt%的2-甲 基_3_硝基苯酸。4. 一种权利要求1-3任意一项所述的无卤膨胀阻燃剂的制备方法，其特征在于包括以 下步骤： A、 将聚磷酸铵、聚乙烯、三聚氰胺、2, 5-二甲基苄胺、氢氧化铝和氢氧化镁放入反应釜 中进行加热，加热温度控制在320°C~350°C，进行勾速搅拌20min~30min，然后进行降温， 降温速度控制在l〇°C/min~15°C/min，降温的同时，将丙二醇单甲醚乙酸酯、亚麻酸甲酯 和3-甲基喹啉均匀喷洒在反应釜内，并保持搅拌处理直至温度降至50°C，最后加入剩余组 分，并进行保温加压，压力控制在3bar~3. 5bar，持续搅拌lh~1. 5h，制得主料； B、 将辅料组分放入反应釜中，加入甲醇，加热使甲醇缓慢挥发，在此过程中使反应釜 内保持负压，甲醇挥发完毕后，将反应釜恢复正压，反应釜内的温度加热至750°C，保持 2min~3min，然后迅速降低至25°C，制得辅料； C、将步骤A制备的主料放入反应釜，加热至110°C~120°C，然后放入步骤B制得的辅 料，升温至270°C~280°C进行混合搅拌30min~40min，然后持续加入液态乙醚进行迅速降 温，并同时保持搅拌速度不变，直至温度降至70°C，停止加入乙醚，静置降至25°C。5.根据权利要求4所述的无卤膨胀阻燃剂的制备方法，其特征在于：步骤A中，搅拌速 度控制在350rad/min~400rad/min。6. 根据权利要求4所述的无卤膨胀阻燃剂的制备方法，其特征在于：步骤C中，搅拌速 度控制在120rad/min~150rad/min。
【专利摘要】本发明公开了一种无卤膨胀阻燃剂，包括93wt％的主料和7wt％的辅料；主料包括3.5wt％～5wt％的聚磷酸铵、1.5wt％～2.5wt％的聚乙烯、6.5wt％～10wt％的三聚氰胺、7wt％～10wt％的三季戊四醇、9wt％～13wt％的2,5-二甲基苄胺、1.75wt％～3wt％的2-氮杂环壬酮、15wt％～17wt％的丙二醇单甲醚乙酸酯、5wt％～10wt％的亚麻酸甲酯、0.5wt％～0.75wt％的3-甲基喹啉，余量为氢氧化铝和氢氧化镁的混合物，氢氧化铝和氢氧化镁的重量比为2:1；辅料包括12wt％～15wt％的2-巯基哌啶、8wt％～10wt％的3,4-二羟基甲苯、3wt％～4wt％的草酸铵、10wt％～15wt％的4-氨基嘧啶、17wt％～20wt％的2-氰基-4-硝基苯胺、5wt％～7wt％的硬脂酸锌，余量为乙酰金刚烷胺。本发明还提供了一种上述阻燃剂的制备方法。本发明能够解决现有技术的不足，提高了无卤膨胀阻燃剂在混合入基料中之后的阻燃效果。
【IPC分类】C08K5/10, C09D5/18, C08K5/3492, C08K5/103, C08K5/315, C08K3/32, C08K5/18, C08K5/09, C08K5/17, C08K5/053, C08L23/06, C08K5/34, C08K3/22, C08K5/37, C08L23/00, C08K5/098, C08K5/3462, C08K13/02, C08K5/13
【公开号】CN105273470
【申请号】CN201510823499
【发明人】段海英
【申请人】宁夏润龙包装新材料股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月24日