一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，该方法包括：一、加热三羟乙基异氰尿酸酯；二、三羟乙基异氰尿酸酯在催化剂作用下，参加聚合反应生成三羟乙基异氰尿酸酯的聚合物；三、三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的制备；四、将聚磷酸铵、三嗪成炭剂和三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂混合后进行表面处理，最后得到无卤阻燃剂。另外，本发明专利技术还提供了利用上述方法制备无卤阻燃剂用于制备阻燃聚丙烯。本发明专利技术制备的阻燃聚丙烯性能优于传统的聚磷酸铵和三嗪成炭剂体系的阻燃聚丙烯，本发明专利技术制备的无卤阻燃剂与聚丙烯树脂的相容性更好，可媲美溴锑阻燃体系，且在灼热丝阻燃方面优于溴锑且更加环保，成本也具有很大的竞争优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无卤阻燃剂
，具体涉及一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂及其应用。
技术介绍
随着社会进步和人们生活水平的提高，人们对环境的关注程度也与日俱增，随着欧盟RoHS指令限制部分溴系阻燃剂在电子电器中的应用，无卤磷氮型阻燃剂引起了更高的关注。聚磷酸铵产品作为代表性的无卤磷氮型阻燃剂，以其低毒，环保，高效的阻燃效果和低廉的成本倍受人们喜爱，传统高聚合度聚磷酸铵产品与三嗪类成碳剂配合应用于聚烯烃树脂中，可轻松达到UL94V-0级别。但是由于在加工挤出过程中，阻燃剂均以固体粉末状态存在于树脂中，导致在加工挤出过程与树脂的相容性不好，只能使用低剪切的螺杆组合，对机台和螺杆组合选择面较窄，高剪切可能会导致抽粒过程发泡，断条。即使用低剪切的螺杆组合，在挤出2h后，也会出现磨口基料现象，并且注塑过程中，2~3天可能会出现模垢现象，需要对磨具重新打磨抛光再安装使用，大大降低注塑效率。同时注塑制件的熔融指数又大幅的下降，注塑大制件容易出现气纹等。但对于溴锑体系的阻燃聚丙烯在磨口基料，模垢及性能上均呈现较好的性能，导致传统的无卤磷氮型阻燃剂并没有大部分或全部代替溴锑体系阻燃，目前无卤磷氮型阻燃剂只替代了少部分的溴锑体系。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，该制备方法采用控制反应条件，使三羟乙基异氰尿酸酯聚合到既可以使水溶性降低至0.1~1.5g/100ml水，1%热失重温度为300℃以上，又可使三羟乙基异氰尿酸酯聚合物有一定的熔点。加入到聚磷酸铵和三嗪成碳剂中，与聚丙烯树脂的相容性更好，同时又不会有析出现象，所得改性阻燃PP的性能可与溴锑体系相比拟，同时在环保方面，灼热丝方面比溴锑有着更大的优势，此体系可以拓宽无卤磷氮阻燃剂的应用范围，使快速取代溴锑体系成为可能。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂及其应用，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将三羟乙基异氰尿酸酯加到反应设备中，在氮气保护下，缓慢搅拌，并升温至100℃~200℃；步骤二、向步骤一中升温后的所述三羟乙基异氰尿酸酯中缓慢加入催化剂，并迅速搅拌，同时提高氮气的流量，直至反应物变稠，停止搅拌，将反应产物移出反应设备，待自然冷却后经粗磨机粉碎，再置于托盘中在温度为120℃~200℃下固化0.1h~10h；所述催化剂与三羟乙基异氰尿酸酯的质量比为（0.001~0.05）：1；步骤三、将步骤二中固化后的反应产物再次经粗磨机粉碎，然后再用气流粉碎机磨粉，得到三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂；所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的水溶性为0.01g~2.0g/100mL水，所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的1%热失重温度为280℃以上；步骤四、将聚磷酸铵、三嗪成炭剂和步骤三中所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂按照质量比为5:（0.1~0.7）:（0.3~0.8）的比例混合，得到混合物，然后采用表面处理剂对所述混合物进行表面处理，最后得到无卤阻燃剂；所述聚磷酸铵为结晶II型聚磷酸铵，所述结晶II型聚磷酸铵的聚合度为1000以上；所述三嗪成炭剂的1%热失重温度为310℃以上；所述表面处理剂的质量为所述混合物质量的0.5%~2.0%。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤一中所述搅拌的转速为10r/min~30r/min，所述氮气的流量为0.1m3/h~0.5m3/h，所述的升温温度至150~190℃。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述搅拌的转速为45r/min~50r/min，所述氮气的流量为0.5m3/h~5m3/h。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述催化剂为浓硫酸、醋酸酐和五氧化二磷中的一种或几种，所述浓硫酸的质量浓度为98%。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述固化的温度为130℃~195℃下固化1h~9h；上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述催化剂与三羟乙基异氰尿酸酯的质量比为（0.001~0.04）：1。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤三中所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的水溶性为0.1g~1.5g/100mL水，所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的1%热失重温度为300℃以上。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤四中所述聚磷酸铵的水溶性小于0.5g/100ml水，所述三嗪成炭剂的1%热失重温度为330℃以上，所述三嗪成炭剂的水溶性小于0.1g/100ml水。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤四中所述表面处理的具体过程为：将所述混合物连续投入表面处理机中，设定表面处理机的温度为50℃~130℃，开启传送带称，设定粉料下料频率，再将表面处理剂通过固定加料器滴加到表面处理机内部正在通过传送带传送的所述混合物中，表面处理机具有表面处理和粉碎功能，然后在出料前将所述混合物粉碎，再把粉碎后的混合物移出，经批混机混合均匀，得到无卤阻燃剂。上述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤四中所述表面处理剂为二甲基硅油、苯基硅油、氨基硅油、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、甲基三甲基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、1,3,5,7-四乙烯基-1，3,5,7-四甲基环四硅氧烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、双-[3-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物、3-巯丙基三丙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、-氨丙基三乙氧基硅烷，-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β（氨乙基）--氨丙基三甲氧基硅烷，N-β（氨乙基）--氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-β（氨乙基）--氨丙基三乙氧基硅烷，N-β（氨乙基）--氨丙基甲基二乙氧基硅烷，苯胺基甲基三乙氧基硅烷，苯胺基甲基三甲氧基硅烷，-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，多氨基烷基三烷氧基硅烷中的一种或几种。另外，本专利技术还提供了一种如上述权利要求所述方法制备的无卤阻燃剂的应用，其特征在于，所述无卤阻燃剂用于阻燃聚丙烯。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术采用控制反应条件，使三羟乙基异氰尿酸酯聚合物的水溶性降低至0.1~1.5g/100ml水，1%热失重温度在300℃以上，又可使三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂有一定的熔点。在加入到阻燃体系中，可以起到降低聚丙烯粘度和润滑的作用，所得阻燃聚丙烯性能大大优于传统的聚磷酸铵与三嗪成炭剂体系。2、本专利技术中间过程中制备的三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂仍具有成碳的作用，且成本仅为三嗪成碳剂的三分之一，虽然单独作为成炭剂使用没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂及其应用，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将三羟乙基异氰尿酸酯加到反应设备中，在氮气保护下，缓慢搅拌，并升温至100℃~200℃；步骤二、向步骤一中升温后的所述三羟乙基异氰尿酸酯中缓慢加入催化剂，并迅速搅拌，同时提高氮气的流量，直至反应物变稠，停止搅拌，将反应产物移出反应设备，待自然冷却后经粗磨机粉碎，再置于托盘中在温度为120℃~200℃下固化0.1h~10h；所述催化剂与三羟乙基异氰尿酸酯的质量比为（0.001~0.05）：1；步骤三、将步骤二中固化后的反应产物再次经粗磨机粉碎，然后再用气流粉碎机磨粉，得到三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂；所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的水溶性为0.01g~2.0g/100mL水，所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的1%热失重温度为280℃以上；步骤四、将聚磷酸铵、三嗪成炭剂和步骤三中所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂按照质量比为5:（0.1~0.7）:（0.3~0.8）的比例混合，得到混合物，然后采用表面处理剂对所述混合物进行表面处理，最后得到无卤阻燃剂；所述聚磷酸铵为结晶II型聚磷酸铵，所述结晶II型聚磷酸铵的聚合度为1000以上；所述三嗪成炭剂的1%热失重温度为310℃以上；所述表面处理剂的质量为所述混合物质量的0.5%~2.0%。...

【技术特征摘要】
1.一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂及其应用，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将三羟乙基异氰尿酸酯加到反应设备中，在氮气保护下，缓慢搅拌，并升温至100℃~200℃；步骤二、向步骤一中升温后的所述三羟乙基异氰尿酸酯中缓慢加入催化剂，并迅速搅拌，同时提高氮气的流量，直至反应物变稠，停止搅拌，将反应产物移出反应设备，待自然冷却后经粗磨机粉碎，再置于托盘中在温度为120℃~200℃下固化0.1h~10h；所述催化剂与三羟乙基异氰尿酸酯的质量比为（0.001~0.05）：1；步骤三、将步骤二中固化后的反应产物再次经粗磨机粉碎，然后再用气流粉碎机磨粉，得到三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂；所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的水溶性为0.01g~2.0g/100mL水，所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂的1%热失重温度为280℃以上；步骤四、将聚磷酸铵、三嗪成炭剂和步骤三中所述三羟乙基异氰尿酸酯聚合物成炭剂按照质量比为5:（0.1~0.7）:（0.3~0.8）的比例混合，得到混合物，然后采用表面处理剂对所述混合物进行表面处理，最后得到无卤阻燃剂；所述聚磷酸铵为结晶II型聚磷酸铵，所述结晶II型聚磷酸铵的聚合度为1000以上；所述三嗪成炭剂的1%热失重温度为310℃以上；所述表面处理剂的质量为所述混合物质量的0.5%~2.0%。2.根据权利要求1所述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤一中所述搅拌的转速为10r/min~30r/min，所述氮气的流量为0.1m3/h~0.5m3/h，所述的升温温度至150~190℃。3.根据权利要求1所述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述搅拌的转速为45r/min~50r/min，所述氮气的流量为0.5m3/h~5m3/h。4.根据权利要求1所述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述催化剂为浓硫酸、醋酸酐和五氧化二磷中的一种或几种，所述浓硫酸的质量浓度为98%。5.根据权利要求1所述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述固化的温度为130℃~195℃下固化1h~9h。6.根据权利要求1所述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃剂，其特征在于，步骤二中所述催化剂与三羟乙基异氰尿酸酯的质量比为（0.001~0.04）：1。7.根据权利要求1所述的一种能良好保持聚丙烯性能的无卤阻燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀芹，何燕岭，雷玉才，梁荣辉，
申请(专利权)人：中山康诺德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44