高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物及热塑性树脂组合物制造技术

本发明专利技术涉及高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物及热塑性树脂组合物。高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物含有：(A)成分20～70质量份，(B)成分10～50质量份，(C)成分15～60质量份，其中(A)、(B)和(C)成分的总量为100质量份；(A)成分选自聚磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、正磷酸哌嗪或二磷酸哌嗪中的一种或两种以上；(B)成分选自聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸盐、三聚氰胺二三聚磷酸盐或三聚氰胺氰尿酸中的一种或两种以上；(C)成分为膨胀石墨。本发明专利技术的高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物具有阻燃和防火的双重特性，遇高温着火后会快速膨胀，形成一层致密的膨胀炭层，实现封堵、阻燃、防火、隔热、隔氧、抑烟作用。抑烟作用。

【技术实现步骤摘要】
高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物及热塑性树脂组合物


[0001]本专利技术涉及高分子材料制备
，尤其是涉及高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物及热塑性树脂组合物。

技术介绍

[0002]在人员密集场所中使用材料的防火安全性对于火灾防范具有至关重要的作用。在建筑物和船舶舱室中的不同区域之间的间隔部，如墙壁、舱壁、天花板、地板等空间分割区域需要设置线缆、管道等贯穿孔洞和装置，实现水、电、气、信号等在不同区域之间的传输。但是贯穿孔洞会破坏建筑物原有的防火系统，火和烟会通过管路贯穿装置在不同区域之间迅速扩散，造成重大损失。特别是在船舶中，贯穿孔不仅要承受高温和火焰的侵蚀，还要承受由于管路坍塌及消防水流引起的机械负荷。因此，贯穿孔洞需要进行封堵，贯穿装置需要具有较好的封堵防火功能，将火和烟快速有效地封闭在着火区域，抑制火灾蔓延，从而保障人们生命与财产的安全。
[0003]目前国内对线缆、管道贯穿孔、空开口和缝隙的防火处理措施普遍使用有机防火堵料、无机防火堵料、防火包、无机耐火隔板等传统防火材料进行组合施工。这些防火材料本身存在一定的安全隐患：(1)通过添加卤素阻燃剂获得良好的耐火阻燃效果。卤素阻燃剂在火灾中放出有毒的卤化氢气体，对人员生命造成危害，卤化氢气体附着在电气设备上，会对设备造成腐蚀损坏；(2)这些防火材料在火灾中的膨胀性较差，对贯穿孔洞尤其是密集电缆贯穿孔洞的缝隙不能充分填充，无法完全满足孔洞尺寸，造成火焰、浓烟和有毒气体扩散；(3)防火材料本身的发烟量较大，在火灾中释放浓烟；(4)施工工艺落后，需要在施工现场调配搅拌，对环境造成污染，且施工中有可能造成带电设备短路。
[0004]膨胀型阻燃剂具有在燃烧过程中发烟量少、无毒性、无腐蚀性气体产生，遇火会膨胀，长时间或重复暴露在火焰中有极好的抵抗性等优点，被认为是实现无卤化最有希望的途径之一。将膨胀阻燃技术应用于封堵材料的研究，可以制得阻燃效果高、低温柔韧性好、卤酸气体及烟雾量少的新型有机防火封堵产品。无卤膨胀有机堵料的膨胀阻燃体系在受热时快速膨胀，并配合树脂体系、填料形成一层质硬多孔的炭层屏障，膨胀后的体积超过原体积的3倍至10倍，足以全部堵塞贯穿孔洞周围的空隙部分，并且能够封闭各种穿线管、电缆绝缘层和管道保温层被烧毁所造成的空隙和孔洞，使在起火场内达到防火、防烟的独特效果，从而使不同分割区域之间互不影响，将火势控制在火源的防火分区之内，将火灾的损失降低到最低。因此，开发和应用具有高效阻燃、封堵防火、施工更加方便、满足环保要求的新型无卤防火封堵产品具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物及热塑性树脂组合物。高膨胀防火低烟无卤阻燃热塑性树脂组合物具有阻燃和防火的双重特性，遇高温着火后会快速膨胀，形成一层致密的膨胀炭层，实现封堵、阻燃、防火、隔热、隔
氧、抑烟作用，抑制火焰蔓延、减少火灾造成的危害。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术提供一种高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物，含有：(A)成分20～70质量份、(B)成分10～50质量份，(C)成分15～60质量份，其中(A)、(B)和(C)成分的总量为100质量份；
[0008](A)成分选自聚磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、正磷酸哌嗪或二磷酸哌嗪(磷酸哌嗪盐)中的一种或两种以上；
[0009](B)成分选自聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸盐、三聚氰胺二三聚磷酸盐或三聚氰胺氰尿酸中的一种或两种以上；
[0010](C)成分为膨胀石墨；
[0011]所述高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物的pH为4.5～6.5。
[0012]在本专利技术的一个实施方式中，(A)成分磷酸哌嗪盐中，所述正磷酸哌嗪或二磷酸哌嗪是由磷酸、哌嗪为原料，经酸碱反应制备得到的正磷酸哌嗪或二磷酸哌嗪；所述聚磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪是由磷酸、哌嗪为原料，经高温聚合制备得到的聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪。
[0013]在本专利技术的一个实施方式中，从热稳定性、阻燃性及与树脂基体相容性的观点出发，所述(A)成分优选聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪，作为混合物使用时，聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪的含有比例越高越优选。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，所述(A)成分中聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪优选以水为溶剂制备的二磷酸哌嗪为中间体原料，经200℃～270℃高温聚合脱水制备的聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪，聚合度≥15。
[0015][0016]在本专利技术的一个实施方式中，所述(A)成分中聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪的脱水缩合的反应装置需要满足高温加热、混合、脱水，其他没有特别限制，可以使用间歇式高速混合机，也可以使用真空捏合机、加压型捏合机、挤出机等。从聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪生产效率和成本的观点出发，优选挤出机和高速混合机。
[0017]在本专利技术的一个实施方式中，所述(A)成分中聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪中也可以含有未反应的磷酸、二磷酸哌嗪或其他副产物。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，所述(A)成分中磷酸哌嗪盐的合成过程中，需要磷酸过量，制备出的磷酸哌嗪盐具有一定的酸性，磷含量稍有不同。从提高阻燃效率及降低加工设备的腐蚀性风险的观点出发，(A)成分的磷含量控制在22％～25％，pH的范围为3.0～5.0。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，所述(A)成分的粒径大小没有严格要求，D
50
≤25μm，可以经机械粉碎或气流粉碎。从挤出加工及在树脂中的分散性的观点出发，优选气流粉碎，(A)成分的粒径5μm≤D
50
≤15μm。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，所述(A)成分中磷酸哌嗪盐为“三源合一”(磷源、氮源、碳源)的凝聚相膨胀型阻燃剂，具有较好的耐热性和成炭性。但凝聚相阻燃需要磷、氮、碳阻燃元素的比例适中才能较好的发挥阻燃作用，磷酸哌嗪盐中磷含量为22％～25％，酸源充足，氮含量偏低，需要补充一定的气源。
[0021]在本专利技术的一个实施方式中，由于磷酸哌嗪盐为酸性阻燃剂体系，补充气源需要使用酸性或弱碱性化合物，以免高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物在挤出加工过程中出现酸碱脱水反应和降解发泡问题。
[0022]在本专利技术的一个实施方式中，所述(B)成分作为补充气源，使用聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸盐、三聚氰胺二三聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、正磷酸三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸，它们可以单独使用，也可作为混合物使用。
[0023]在本专利技术的一个实施方式中，所述(B)成分中聚磷酸铵为聚合度＞1000的II型聚磷酸铵，氮含量为14％～15％，粒径D
50
≤20μm，pH为5.5～7.5。
[0024]在本专利技术的一个实施方式中，所述(B)成分中聚磷酸铵可以使用未经表面处理的，也可使用经过表面处理的聚磷酸铵。从耐水性和相容性的观点出发，优选经表面处理的聚磷酸铵。
[0025]在本专利技术的一个实施方式中，所述表面处理的聚磷酸铵可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，含有：(A)成分20～70质量份、(B)成分10～50质量份，(C)成分15～60质量份，其中(A)、(B)和(C)成分的总量为100质量份；(A)成分选自聚磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、正磷酸哌嗪或二磷酸哌嗪中的一种或两种以上；(B)成分选自聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸盐、三聚氰胺二三聚磷酸盐或三聚氰胺氰尿酸中的一种或两种以上；(C)成分为膨胀石墨；所述高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物的pH为4.5～6.5。2.根据权利要求1所述的一种高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述正磷酸哌嗪或二磷酸哌嗪是由磷酸、哌嗪为原料，经酸碱反应制备得到的正磷酸哌嗪或二磷酸哌嗪；所述聚磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪是由磷酸、哌嗪为原料，经高温聚合制备得到的聚磷酸哌嗪或焦磷酸哌嗪。3.根据权利要求1所述的一种高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述(A)成分的粒径D
50
≤25μm，磷含量为22％～25％，pH为3.0～5.0。4.根据权利要求1所述的一种高膨胀防火低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述(B)成分的粒径D
50
≤20μm。5.根据权利要求1所述的一种高膨胀防火低...

【专利技术属性】
技术研发人员：许肖丽，林倬仕，翟金国，叶文，许保云，李平阳，肖雄，董玲玲，陈彦昊，
申请(专利权)人：上海化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：