一種無機粉體添加型阻燃劑及其製備方法
2023-09-21 12:30:50 1
專利名稱：一種無機粉體添加型阻燃劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種阻燃劑，更具體而言是指一種無機粉體添加型阻燃劑及其製備方法。
背景技術：
20世紀50年代後，隨著高分子材料工業的發展，橡塑類、電子類、建材類等阻燃材料愈來愈廣泛地應用於生產和生活的各個領域。與此同時，由於橡塑類，電子類，建材類的可燃性引起的火災也給人們釀成了慘重的人員傷亡和造成了巨大的經濟損失。自60年代起，一些工業發達國家即開始生產和應用阻燃材料。
阻燃材料是一種保護材料，它是能夠阻止燃燒而自身並不容易燃燒的材料，有固體的比如水泥、鋼材、玻璃等材料；有液態的，也簡稱為阻燃劑，在需防火牆體等各種材料表面上如果塗上阻燃劑，它能保證在起火的時候不被燒著，也不會使得燃燒範圍加劇、擴大， 有效防止火災的發生。
目前就產量和用量來看，阻燃劑已成為生產各類阻燃材料不可缺少的材料。而阻燃劑種類繁多，其化學結構及使用方法也各有不同，我國的阻燃體系中滷素佔80%以上，無機體系僅佔阻燃劑的17%左右，其中有一半是三氧化二銻。近年來隨著新的環境要求和新的法規要求以及礦產資源的不斷消耗減少，業內人士研究開發新形的無機類的阻燃劑逐步成為當前的一個重要課題。
發明內容
本發明提供一種無機粉體添加型阻燃劑，其在高聚物燃燒過程中能起到酸催化作用，使體系部分交聯反應和炭化，從而形成炭焦保護層，阻止揮發性分解物外逸，產生屏蔽作用。同時也能與滷素阻燃劑與Sb2O3反應過程中所產生的氧滷化銻的分解溫度降低，從而達到協助阻燃。而此是為本發明的第一目的。
本發明提供一種無機粉體添加型阻燃劑，其在塑料的溴系阻燃體系改性中，完全可以部分替代Sb2O3使用，在降低產品成本的同時，還能明顯改善材料的加工性能，並可在一定程度上提高改性塑料的部分物理性能強度。而此是為本發明的第二目的。
本發明提供一種無機粉體添加型阻燃劑，其具有較高的高白度，在生產白色產品時，還可減少鈦白粉的用量，降低生產成本。而此是為本發明的第三目的。
一種無機粉體添加型阻燃劑的製備方法，其製備流程簡單，製備時間短，能快速製備出本發明的無機粉體添加型阻燃劑。而此是為本發明的第四目的。
本發明採用的技術方案為一種無機粉體添加型阻燃劑，其組分包括重量比為 45%&Si02、38%&Mg0、2. 19%&Ζη0、5. 13% 的 Al2O3U. 3% 的 CuO 以及 8. 38% 的蒙脫土。
一種無機粉體添加型阻燃劑的製備方法，其包括以下步驟， 第一步，將重量比為45%的SiO2以及重量比38%的MgO放入一容器內，而後往該容器內注入矽烷，利用矽烷對該SiO2以及MgO進行活化處理，隨後將該容器密封，令該SiO2以及該MgO與外部環境相隔離。
第二步，預熱高速攪拌機，令該高速攪拌機的溫度保持在85度-95度之間， 第三步，將活化處理好的SiO2以及MgO與重量比為19%的Zn0、5. 13%的A1203、
1.3%的CuO以及8. 38%的蒙脫土一起倒進溫度在85度-95度之間的高速攪拌機中進行高速攪拌10分鐘。
第四步，用四層紙袋將重量比為45%的Si02、38%的Mg0、2. 19%的Zn0、5. 13%的 Al2O3U. 3%的CuO以及8. 38%的蒙脫土組成的混合物複合包裝，以完成整個製備過程。
將該SiO2以及該MgO密封在該容器內的時間不超過24小時。
本發明的有益效果有 1.本發明的無機粉體添加型阻燃劑其耐高溫性能優良，在400°C以內，熱失重僅為0. 5%。，組合處理劑的熱穩定優異。
2.本發明的無機粉體添加型阻燃劑與工程塑料改性產品如PA、PBT、PP、HIPS、 PET、ABS、PVC及PC+ABS合金中的其它組分結合良好，達到產品機械性能能得到有效的維持。
3.本發明的無機粉體添加型阻燃劑能夠與Sb203配合，在達到同樣的阻燃效果情況下，能減少40% 60%的Sb2O3的用量，起到節省成本的目的。
4.阻燃製品在添加本發明的無機粉體添加型阻燃劑3%以下，能顯著提高產品的流動性，從而提高製品的尺寸穩定性和製品表面光潔度。
5.阻燃製品在添加本發明的無機粉體添加型阻燃劑後能顯著提高產品的電性能， 包括介電強度及CTI值等。
6.能夠幫助阻燃製品在高溫、高溼情況下維持阻燃製品其本身的機械性能和電性能。
具體實施例方式一種無機粉體添加型阻燃劑，其組分包括重量比為45 %的SiO2、38 %的MgO、
2.19%&Ζη0、5. 13%的 A1203、1· 3%的 CuO 以及 8. 38%的蒙脫土。
一種無機粉體添加型阻燃劑的製備方法，其包括以下步驟， 第一步，將重量比為45%的SiO2以及重量比38%的MgO放入一容器內，而後往該容器內注入矽烷，利用矽烷對該SiO2以及MgO進行活化處理，隨後將該容器密封，令該SiO2 以及該MgO與外部環境相隔離。
值得注意的是，將該SiO2以及該MgO密封在該容器內的時間不超過24小時，以免矽烷產生揮發，影響活化效果。
第二步，預熱高速攪拌機，令該高速攪拌機的溫度保持在85度-95度之間， 第三步，將活化處理好的SiO2以及MgO與重量比為19%的Zn0、5. 13%的A1203、 1. 3%的CuO以及8. 38%的蒙脫土一起倒進溫度在85度-95度之間的高速攪拌機中進行高速攪拌10分鐘。
第四步，用四層紙袋將重量比為45%的Si02、38%的Mg0、2. 19%的Zn0、5. 13%的 Al2O3U. 3%的CuO以及8. 38%的蒙脫土組成的混合物複合包裝，以完成整個製備過程。
本發明的無機粉體添加型阻燃劑為白色粉末狀，白度> 98%、平均粒徑1. lum、燒失量< 5，具有高白度、高細度、高純度等特點，比表面積大，具有超細粒子的表面效應、體積效應，無皮膚刺激、無味、無腐蝕性。
本發明的無機粉體添加型阻燃劑適用範圍適用於PA、PBT、PP、HIPS、PET、ABS, PVC及PC+ABS合金塑料。
本發明的無機粉體添加型阻燃劑可與滷素並用，也可作為銻的輔助劑，分解溫度 340° C。由於該產品經過了特殊的表面處理，大大改善了與塑料的相容性和粘接力，降粘效果大，可增加填充量，提高補強性；對玻璃纖維的浸漬性好，混煉時間短；模具內流動均勻， 成型好等。與Sb2O3複合，可大幅降低Sb2O3的用量，力學性能保持率>90%以上。由於本發明的無機粉體添加型阻燃劑具有較高的高白度，在生產白色產品時，還可減少鈦白粉的用量，降低生產成本。
本發明的無機粉體添加型阻燃劑在高聚物燃燒過程中能起到酸催化作用，使體系部分交聯反應和炭化，從而形成炭焦保護層，阻止揮發性分解物外逸，產生屏蔽作用。同時也能與滷素阻燃劑與Sb2O3反應過程中所產生的氧滷化銻的分解溫度降低，從而達到協助阻燃的目的。
本發明的無機粉體添加型阻燃劑其特點有 1.其耐高溫性能優良，在400°C以內，熱失重僅為0. 5%。，組合處理劑的熱穩定優已 2.其與工程塑料改性產品如PA、PBT、PP、HIPS、PET、ABS, PVC及PC+ABS合金中的其它組分結合良好，達到產品機械性能能得到有效的維持。
3.其能夠與Sb203配合，在達到同樣的阻燃效果情況下，能減少40% 60%的 Sb2O3的用量，起到節省成本的目的。
4.阻燃製品在添加本發明的無機粉體添加型阻燃劑3%以下，能顯著提高產品的流動性，從而提高製品的尺寸穩定性和製品表面光潔度。
5.阻燃製品在添加本發明的無機粉體添加型阻燃劑後能顯著提高產品的電性能， 包括介電強度及CTI值等。
6.能夠幫助阻燃製品在高溫、高溼情況下維持阻燃製品其本身的機械性能和電性能。
本發明的無機粉體添加型阻燃劑在改性塑料溴系阻然體系中的應用 表1 :PBT阻燃改性配比
序號IΓ~2ΓΙΓΙΓ^
PBT %5858585858
DBDPE % 99999
Sb203% 32L5 0
LHX-999% 0L 5223
表2 阻燃改性PBT試樣檢測數據
表3:PA阻燃改性配比
表4 阻燃改性PA試樣檢測數據
據表1與表3的配比，分別結合表2和表4的檢測數據，可以發現，在ΡΒΤ、ΡΑ阻燃改性體系中分別加入本發明的無機粉體添加型阻燃劑後，其結果變化基本相似，最明顯的就是熔體流動速率隨本發明的無機粉體添加型阻燃劑的添加量的增加而提高，而其他力學性能基本保持不變，這樣有利於材料的成型加工。另外在替換掉一半的Sb2O3時，均能保持原有的阻燃效果，但在溴系阻燃體系中尚不能完全替代Sb203。因為本發明的無機粉體添加型阻燃劑屬於無機粉體，比Sb2O3更能保證材料的環保要求；最主要的是本發明的無機粉體添加型阻燃劑的價格僅相當於Sb2O3市場價格的三分之一，並且其貨源不受金屬礦產資源的制約，能大大降低阻燃改性PBT、PA的成本，有利於阻燃材料的市場競爭。另外，在PA阻燃改性體系中加入本發明的無機粉體添加型阻燃劑後，產品的顏色明顯變白，更有利於產品的外觀和著色。
表5 =ABS阻燃改性配比
表6 阻燃改性ABS試樣檢測數據
根據表5的配比，結合表6的檢測數據看出，在ABS阻燃改性體系中加入本發明的無機粉體添加型阻燃劑後，除了熔體流動速率隨其添加量的增加而提高外，隨著Sb2O3被逐步替換，材料的抗衝擊強度略有提高，而比重則明顯下降；在溴系阻燃體系中當替換掉一半或以內的Sb2O3時，同樣能保持原有的阻燃效果。另外，使用本發明的無機粉體添加型阻燃劑替換Sb2O3後，擠出的阻燃改性產品外觀顏色比以前變白，產品的著色力也更強。
PP阻燃改性配比
表8 阻燃改性PP試樣檢測數據
根據表7的配比和表8的檢測數據，我們很容易發現，在PP阻燃改性體系中加入本發明的無機粉體添加型阻燃劑後，與阻燃改性ABS —樣，隨著Sb2O3被逐步替換，材料的熔體流動速率、抗衝擊強度都隨本發明的無機粉體添加型阻燃劑的添加量的增加而提高，而比重則明顯下降；在溴系阻燃體系中當替換掉三分之一或以內的Sb2O3時，亦能保持原有的阻燃效果。同樣，在使用本發明的無機粉體添加型阻燃劑替換Sb2O3後，擠出的阻燃改性產品外觀顏色比以前變白，表面光澤度和著色力也都有一定的改善。另外，因為本發明的無機粉體添加型阻燃劑為超細無機粉體，在阻燃改性PP產品中加入本發明的無機粉體添加型阻燃劑，可以起到一定的成核作用，可以縮短材料的成型周期，材料的熱變形溫度也略有提高，並可適當減少改性過程中專用成核劑的用量，起到進一步降低成本的目的。
表9 =HIPS阻燃改性配比
表10 阻燃改性HIPS試樣檢測數據
根據表9的配比，結合表10的檢測數據，可以發現，在HIPS阻燃改性體系中加入本發明的無機粉體添加型阻燃劑後，其結果跟ABS阻燃改性體系中加入本發明的無機粉體添加型阻燃劑的效果基本相同。
本發明的無機粉體添加型阻燃劑在塑料的溴系阻燃體系改性中，完全可以部分替代Sb2O3使用，在降低產品成本的同時，還能明顯改善材料的加工性能，並可在一定程度上提高改性塑料的部分物理性能強度。
權利要求
1.一種無機粉體添加型阻燃劑，其特徵在於其組分包括重量比為45%的Si02、38% 的 MgO、2. 19%&ΖηΟ、5. 13%的 A1203、1. 3%的 CuO 以及 8. 38%的蒙脫土。
2.一種無機粉體添加型阻燃劑的製備方法，其特徵在於，其包括以下步驟，第一步，將重量比為45%的SiO2以及重量比38%的MgO放入一容器內，而後往該容器 內注入矽烷，利用矽烷對該SiO2以及MgO進行活化處理，隨後將該容器密封，令該SiO2以及 該MgO與外部環境相隔離；第二步，預熱高速攪拌機，令該高速攪拌機的溫度保持在85度-95度之間；第三步，將活化處理好的SiO2以及MgO與重量比為19%的Zn0、5. 13%的A1203、1. 3% 的CuO以及8. 38%的蒙脫土一起倒進溫度在85度-95度之間的高速攪拌機中進行高速攪 拌10分鐘； 第四步，用四層紙袋將重量比為45%的Si02、38%的Mg0、2. 19 %的Zn0、5. 13 %的 Al2O3U. 3%的CuO以及8. 38%的蒙脫土組成的混合物複合包裝，以完成整個製備過程。
3.如權利要求2所述的一種無機粉體添加型阻燃劑的製備方法，其特徵在於，將該 SiO2以及該MgO密封在該容器內的時間不超過24小時。
全文摘要
本發明提供一種無機粉體添加型阻燃劑及其製備方法，其無機粉體添加型阻燃劑，組分包括重量比為45％的SiO2、38％的MgO、2.19％的ZnO、5.13％的Al2O3、1.3％的CuO以及8.38％的蒙脫土。本發明的無機粉體添加型阻燃劑在高聚物燃燒過程中能起到酸催化作用，使體系部分交聯反應和炭化，從而形成炭焦保護層，阻止揮發性分解物外逸，產生屏蔽作用。同時也能與滷素阻燃劑與Sb2O3反應過程中所產生的氧滷化銻的分解溫度降低，從而達到協助阻燃。
文檔編號C08K3/34GK101845153SQ20101019294
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者歐陽德元 申請人:深圳市聯合鑫科技有限公司