叶蜡石基阻燃聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术为一种阻燃聚合物，特别是天然无机矿物叶蜡石基阻燃聚合物及其制备方法。其阻燃聚合物各组份配比为树脂基体５０～７０％，叶蜡石１５～２５％，聚磷酸铵６～１２％，季戊四醇３～８％，三聚氢胺３～８％。其制备方法是将热固性树脂与各组份混合，加入固化剂，防收缩剂，增稠剂，内脱模剂，在适当的温度、压力下固化成型；或是将热塑性树脂与各组份混合，经挤出共混，热压或注塑成型。本发明专利技术阻燃效果好，燃烧中烟排量小，满足环保要求，且生产成本低，无副产物生成，生产工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种阻燃聚合物，特别是天然无机矿物叶蜡石基阻燃聚合物 及其制备方法。
技术介绍
目前聚合物材料在交通工具、化工设备、家用电器等方面都得到了广泛的应用，然而这些聚合物制品绝大多数易燃(LOI为17 20%)，每年因 聚合物着火所造成的火灾给人民生命财产带来了巨大损失，欧洲每年大约 有5000人，美国每年有4000多人死于火灾，总损失达国民经济总产值的1 %。火灾在我国也是层出不穷，从2001年至2005年，我国共发生火灾120 万起，造成12268人死亡、15757人受伤，直接财产损失75. 6亿元。如今， 全球各国都对聚合物材料的防火给予极大的重视，并且认识到，开发阻燃 材料是防止和减少火灾的战略性措施之一。卤素阻燃剂因其用量少、阻燃 效率高且适应性广，已发展成为阻燃剂市场是主流产品，但卤素阻燃剂在 燃烧过程中生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体，可导致单纯由火所不 能引起的电路系统开关和其它金属物件的腐蚀及对环境的污染。欧盟"电 子电器设备中禁用有害物资指令"(Restriction of Hazardous Substances Directive, RoHS)指令明确指出，2006年7月1日以后投放欧盟市场的电 气类产品不得含有多溴联苯等有害的卤系阻燃剂。因此，开发无机阻燃剂 取代卤素阻燃剂已成为世界阻燃领域的趋势。无机阻燃剂(AI (OH) 3、 Mg (OH) 2 等)虽来源丰富，无卤无毒，但其阻燃效果较差，添加量大，对制品的性能有一定恶化，因而开发高效、低廉、无卤、无毒的无机阻燃剂便成为当前阻燃科研的热点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用叶蜡石与多种 无机阻燃剂复配，制备出阻燃效果好、价格低廉，环境友好型的阻燃复合 材料。本专利技术的解决放案是 一种叶蜡石基阻燃聚合物，其特征在于各组份 按以下重量百分比配比树脂基体50 70%， 叶蜡石 15 25%， 聚磷酸铵6 12%， 季戊四醇3~8%， 三聚氢胺3 8%。本专利技术的机理是聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(Mel) 三者所形成的阻燃体系在受热时，首先酸源APP吸热分解成聚磷酸，强脱 水剂聚磷酸能使炭源PER脱水脂化形成炭化物，粘稠状的炭化物在体系中 气源MeI分解的小分子挥发物(如NH3、 H20)的作用下膨胀，形成微孔结构 的阻挡炭层，此复合阻燃剂成炭性能好，但起所形成的炭层由于气源的作 用常会出现较多的开口气孔，这会加速氧气及可燃气体的扩散，减弱阻燃 效果。采用叶蜡石有望解决此问题，叶蜡石多为纤维状，因为在阻燃复合 材料燃烧过程中，加入的热稳定性能良好的叶蜡石纤维可以与熔融的多孔 炭层穿插交织在一起构成密封性能好且具有一定强度的阻挡层，该阻挡层可以阻隔外层氧气及内部可燃性气体的相互扩散，达到凝聚相阻燃效果； 另外，无机矿物叶蜡石中含有大量的沸石水和结构水，这样燃烧所释放的 水分可以起到气相阻燃作用，而且叶蜡石热容量高，导热系数小，故所形 成的阻挡层隔热性能良好，这可以减弱燃烧对内层的热辐射效应，降低材 料内部的温度以达到良好的阻燃效果，此外，该系统良好的燃烧成炭及密 封性能对减少燃烧过程烟的排放也是非常有利的。本专利技术的解决方案中其树脂基体可为热固性树脂，也可以是热塑性树脂。本专利技术的解决方案中为更好的发挥叶蜡石的作用，可采用表面改性叶 蜡石，其表面改性的方法是在乙醇水溶液中加入叶蜡石重量1.5 2%的改 性剂,在50-70"C下水解反应10min后加入叶蜡石,搅拌1-2小时，真空干燥。 所述的改性剂为硬酯酸或硅垸偶联剂KH550或硅垸偶联剂KH570。叶蜡石表 面改性的目的是改善其与树脂基体的相容性，改善阻燃性能。通过实验证 明，在同等条件下叶蜡石表面改性后，阻燃聚合物的弯曲强度(MPa)从32. 5 提高到60. 2，冲击强度(KJ/m2)从2. 85提高到4. 36，氧指数(％)从34. 8 提高到36. 4。上述叶蜡石基阻燃聚合物的制备方法是采用热固性树脂，制备方法是:a、 将热固性树脂与各组份混合；b、 在混合料中加入树脂广2%的固化剂，加入树脂重量5 8%的防 收縮剂，加入混合料重量1~3%的增稠剂，加入混合料重量O. 5 2%的内脱模 剂，30 5CTC捏合均匀；c、 在40 50。C中密封熟化24小时，在10 20Mpa压力，130 15(TC温度，广2min/腿保压时间下热压固化成型。上述制备方法中固化剂可采用氧化苯甲酸叔丁脂(TBPB)，防收縮剂可 采用聚苯乙烯，增稠剂可采用氧化镁，内脱模剂可采用硬脂酸锌。采用热塑性树脂制备方法是a、 将热塑性树脂与各组份混合；b、 经挤出共混，热压或注塑成型。本专利技术优点本专利技术采用天然无机矿物叶蜡石作重要原料，配以其它 阻燃体系，在燃烧过程中形成的阻燃层隔热性能好，可以减弱燃烧对内层 的热辐射效应，降低材料内部的温度以达到良好的阻燃效果，此外，本发 明良好的燃烧成炭及密封性能对减少燃烧过程烟的排放也是非常有利的。 本专利技术阻燃效果好，满足环保要求，生产成本低，无副产物生成，生产工 艺简单。 具体实施例方式实施例1 叶蜡石基阻燃聚脂树脂的制备方法a、先将叶蜡石进行表面改性，在乙醇水溶液中加入叶蜡石重量2%的 硬酯酸，在6CTC下水解反应10min后加入4 10um的鳞片状叶蜡石，保持 60。C搅拌2小时，真空干燥得到表面改性叶蜡石。b、按聚脂树脂60%，叶蜡石20%，聚磷酸铵10%，季戊四醇5%，三聚 氰胺5%重量百分比混合均匀；c、在混合料中加入树脂重量1.5%的过氧化苯甲酸叔丁脂，加入树脂 重量6。％的聚苯乙烯，加入混合料重量2%的氧化镁，加入混合料重量1% 的硬脂酸锌，30 5(TC捏合均匀，然后在40 5(TC中密封熟化24小时，在10 20MPa压力，130 150。C温度，广2min/咖保压时间下热压固化成型。 本实施例经燃烧性能测试结果如下<formula>formula see original document page 8</formula>实施例2 叶蜡石基阻燃聚脂树脂的制备方法a、先将叶蜡石进行表面改性，在乙醇水溶液中加入叶蜡石重量2%的硬酯酸，在6(TC下水解反应10min后加入4 10um的鳞片状叶蜡石，保持 6(TC搅拌2小时，真空干燥得到表面改性叶蜡石。b、 按聚丙烯55%，叶蜡石23%，聚磷酸铵11%，季戊四醇6%，三聚 氰胺6%重量百分比混合均匀；c、 经挤出共混，热压成型。8权利要求1.一种叶蜡石基阻燃聚合物，其特征在于各组份按以下重量百分比配比树脂基体50~70％，叶蜡石15~25％，聚磷酸铵6~12％，季戊四醇3~8％，三聚氰胺3~8％。2、 根据权利要求1所述的叶蜡石基阻燃聚合物，其特征在于树脂基体为热 固性树脂或热塑性树脂。3、 根据权利要求1所述的叶蜡石基阻燃聚合物，其特征在于叶蜡石采用表 面改性叶蜡石，其表面改性的方法是在乙醇水溶液中加入叶蜡石重量 1.5 2%的改性剂，在50-70'C下水解反应10min后加入叶蜡石，搅拌 l-2小时，真空干燥。4、 根据权利要求3所述的叶蜡石基阻燃聚合物，其特征在于所述的改性剂 为硬酯酸或硅烷偶联剂KH550或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叶蜡石基阻燃聚合物，其特征在于各组份按以下重量百分比配比：　树脂基体５０～７０％，　叶蜡石１５～２５％，　聚磷酸铵６～１２％，　季戊四醇３～８％，　三聚氰胺３～８％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢忠远，汪关才，宋丽贤，
申请(专利权)人：卢忠远，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]