耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域,公開了耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系。該體系是基于磷氮類化合物的無鹵阻燃混合體系。其組成為:30~50wt%的有機(jī)次磷酸鹽,20~30wt%的成炭劑,30~40wt%含氮的氣源化合物;該體系顆粒平均粒徑控制在20μm以下,并經(jīng)過合適的表面處理,可以應(yīng)用于熱塑性彈性體阻燃材料,具有耐遷移性和高阻燃性特點(diǎn),利用該阻燃體系所制備的阻燃熱塑性彈性體復(fù)合材料可達(dá)到UL94V0的標(biāo)準(zhǔn),而由該復(fù)合材料制備的電線電纜可達(dá)到VW-1的標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域,涉及耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系。
【背景技術(shù)】
[0002]基于SEBS的熱塑性彈性體(TPE),其基本組成包括SEBS、白油及熱塑性樹脂等,是一類具有通用塑料加工性能,但產(chǎn)品有著類似交聯(lián)橡膠性能的高分子合金材料。SEBS分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵被飽和,因此具有耐老化的特性;組成中不含鹵素,它安全無毒、穩(wěn)定性好、質(zhì)地柔軟、外觀漂亮、手感舒適、回彈性能好和很強(qiáng)的防濕滑性;熱塑性彈性體也不同于普通橡膠,橡膠交聯(lián)后不能被回收利用,而熱塑性彈性體具有可回收性,因此具有環(huán)保的特點(diǎn);此外基于SEBS的TPE還具有很高的電絕緣性?;谶@些特點(diǎn),TPE材料可通過與常規(guī)熱塑性材料類似的加工方法如注塑、擠出等加工方式,制備各種TPE彈性體制品。
[0003]TPE作為一種高分子復(fù)合材料,在某些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域,要求材料具有良好的阻燃性,比如應(yīng)用在電線電纜、電器等領(lǐng)域。從TPE的組成看,其組成成分都是一些易燃組分。因此,要達(dá)到應(yīng)用領(lǐng)域需要的阻燃要求,通常通過向其中添加阻燃劑來實(shí)現(xiàn)。一直以來TPE的阻燃體系主要是溴系阻燃劑,以及協(xié)同三氧化二銻。大量的研究表明,添加有溴系阻燃劑的絕緣材料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生濃煙和有害物質(zhì),會(huì)引起人體窒息。因此,為TPE開發(fā)安全、環(huán)保、無鹵阻燃體系成為研究的熱點(diǎn),這也成為阻燃劑領(lǐng)域的發(fā)展方向。
[0004]目前,應(yīng)用于TPE材料的無鹵阻燃劑主要包括兩大類基本體系:一類是無機(jī)氫氧化物體系,包括氫氧化鎂和氫氧化鋁;另一類是高聚合度聚磷酸銨體系(APP)。對(duì)于無機(jī)氫氧化物體系,其阻燃作用有限,為了達(dá)到各種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求,通常添加量很高,有時(shí)高達(dá)整個(gè)配方體系的80%,由于無機(jī)氫氧化物阻燃劑與基體樹脂并不相容,是以一種填料的方式分散于基體樹脂里,因此,高填充量將大大降低材料的力學(xué)性能。有時(shí)為了減少無機(jī)氫氧化物的添加量,也采用紅磷協(xié)同的方式,但紅磷的應(yīng)用會(huì)存在材料的外觀顏色問題,而且紅磷的燃燒容易產(chǎn)生磷化氫等有毒氣體和大量的煙霧,因此這也不是最佳的解決辦法。對(duì)于高聚合度聚磷酸銨(APP)阻燃體系,`它屬于一種膨脹型阻燃體系,由于其阻燃性較強(qiáng),其添加量相比無機(jī)氫氧化物體系要大大降低,但APP由于其表面親水特性,與基體材料仍然不相容,因此APP體系阻燃的TPE材料的力學(xué)強(qiáng)度仍然很低,更為致命的是,由于銨離子的存在,APP容易吸潮,一段時(shí)間后TPE制品表面有水珠存在,將大大降低材料的絕緣性能,會(huì)帶來安全隱患,其次APP體系與基體材料的不相容,從材料內(nèi)部向表面遷移明顯,隨著時(shí)間推移,內(nèi)部阻燃劑的含量將降低,材料的阻燃性能就會(huì)下降甚至消失??偟膩碚f,目前應(yīng)用于TPE材料的阻燃體系存在的主要缺陷是:阻燃性差、易遷移、易吸潮和與基體TPE材料的相容性差等問題。因此,需要研發(fā)新型的應(yīng)用于TPE材料的新型的無鹵阻燃體系。
[0005]本發(fā)明將針對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用TPE材料的阻燃體系的缺陷,開發(fā)新型的應(yīng)用于TPE材料的無鹵阻燃體系。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的主要目的是克服現(xiàn)有阻燃體系的缺陷,提供一種耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系。
[0007]本發(fā)明涉及應(yīng)用于TPE材料的新型無鹵阻燃體系的開發(fā),應(yīng)用新型的基于以有機(jī)次磷酸鹽化合物為主的磷氮無鹵阻燃復(fù)配體系,解決現(xiàn)有阻燃體系添加量大、與TPE基材相容性差、易吸潮和遷移析出的缺陷。該新型無鹵阻燃體系可以很好地適應(yīng)基于SEBS的熱塑性彈性體(TPE),得到性能優(yōu)異的無鹵阻燃TPE專用材料。該無鹵阻燃體系的組成為:30~50wt%的有機(jī)次磷酸鹽,20~30wt%的成炭劑,30~40wt%含氮的氣源化合物。并通過控制該體系顆粒粒徑,以及經(jīng)過合適的表面處理,可以應(yīng)用于熱塑性彈性體材料,具有耐遷移性和高阻燃性特點(diǎn),利用該阻燃體系所制備的阻燃熱塑性彈性體復(fù)合材料可達(dá)到UL94V0的標(biāo)準(zhǔn),而由該復(fù)合材料制備的電線電纜可達(dá)到VW-1的標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]下面將對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0009]本專利申請(qǐng)是以解決現(xiàn)有的應(yīng)用于TPE的無鹵阻燃體系的各種缺陷為目的,并開發(fā)新型的阻燃體系,專利發(fā)明人進(jìn)行了廣泛而深入的研究。針對(duì)現(xiàn)有阻燃體系在阻燃TPE材料的問題,考察了新的阻燃體系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有機(jī)次磷酸鹽能很好地解決這個(gè)問題。有機(jī)次磷酸鹽的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下所示:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:所述的無鹵阻燃體系重量百分比組成為:a)30~50wt%的有機(jī)次磷酸鹽;b)20~30wt%的成炭劑;c)30~40wt%含氮的氣源化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:所述的有機(jī)次磷酸鹽結(jié)構(gòu)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:所述的成炭劑為多羥基化合物,優(yōu)選季戊四醇、三羥乙基異氰尿酸酯或其衍生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:所述的含氮?dú)庠椿衔餅橐欢囟认履芊纸猱a(chǎn)生氮?dú)狻睔?、水等不可燃?xì)怏w的含氮有機(jī)化合物,如三聚氰胺、MCA或其它三嗪類化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:所述的無鹵阻燃體系平均粒徑控制在25 μ m以下,優(yōu)選20 μ m以下,更優(yōu)選10 μ m以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:所述的無鹵阻燃體系的顆粒最大粒徑控制在100 μ m以下,優(yōu)選在50 μ m以下,更優(yōu)選在30 μ m以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:對(duì)所述的無鹵阻燃體系進(jìn)行表面處理,可選用硬脂酸、鋁酸酯、鈦酸酯、有機(jī)硅等,表面處理劑的添加量為阻燃體系重量的2%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:所述的表面處理工藝為:a)把物料升溫到110°C,保持?jǐn)嚢?、恒?0min,去除物料中的水分;b)在該溫度下,加入表面活性劑,攪拌30min,完成表面處理。
9.權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系在制備無鹵阻燃TPE材料中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐遷移高阻燃性熱塑性彈性體用無鹵阻燃體系,其特征在于:把所述的無鹵阻燃體系應(yīng)用于熱塑性彈性體中,其添加量為:重量百分比為25%~55%,優(yōu)選30%~55%,更優(yōu)選35%~55%。
【文檔編號(hào)】C08K5/053GK103694499SQ201210384070
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月11日
【發(fā)明者】雷華, 李信, 李金忠 申請(qǐng)人:江蘇鼎啟鐘華新型材料科技有限公司, 浙江大學(xué)