一种无卤阻燃树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无卤阻燃材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料和塑料制品在近百年的发展过程中，为人类的生产和生活带来巨大的贡献和 无限的方便，但由于塑料大多属于易燃产品，对有阻燃使用要求的塑料制件的生产受到了 限制。为了适应阻燃要求，目前国内市场主要是采用含卤素有机物和三氧化二锑复配的阻 燃剂生产阻燃塑料制备。近年来，溴系阻燃剂受到二恶英问题的困扰，同时用溴一锑系统阻 燃的高分子材料在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体，目前国外已大量以无 卤阻燃剂进行替代。
[0003]氮磷膨胀型阻燃剂填充的高聚物受强热或燃烧时表面形成一层均匀的多孔碳质 泡沫层，能起到隔热、隔氧、抑烟、防融滴的作用，且无卤、低烟、无腐蚀性气体产生，且有良 好的阻燃和抑烟功能。膨胀型阻燃剂有三个基本要素，即酸源、炭源和气源。其阻燃作用主 要是依靠在材料表面形成多孔泡沫焦炭层。
[0004]然而，聚丙烯等塑料的熔体强度较低，发泡过程中产生的气体容易逃逸，导致泡沫 形成困难。因此膨胀型阻燃剂阻燃PP时，气体的利用率不高，达到阻燃V-0级所需要的阻燃 剂含量较高，并同时又会引起材料的力学性能的降低。如采用聚磷酸铵类膨胀阻燃剂直接 阻燃聚丙烯时，阻燃剂用量约需30%才能完全达到UL94V-0级。由于阻燃剂用量大，塑料复 配较困难，所得产品力学性能较差，同时导致所得塑料产品稳定性差，阻燃剂有析出，表面 容易吸水等问题。
【发明内容】
[0005]针对以上技术问题，本发明公开了一种无卤阻燃树脂及其制备方法，解决现有采 用膨胀阻燃剂得到的阻燃聚丙烯，其阻燃剂用量较多，同时导致了力学性能下降的问题，采 用本发明的技术方案的无卤阻燃塑料具有阻燃性好，力学性能优良，稳定性高的优点。
[0006]对此，本发明的技术方案为：
[0007] 一种无卤阻燃树脂，其包含的组分及其重量百分比为:热塑性基体树脂50~80%， 膨胀阻燃剂15~35%，含乙烯基的增韧剂3~15%，交联剂0.01~0.1 %，助交联剂0.5~ 1 %，抗氧剂〇. 2~1 %，分散润滑剂0.2~1 %。
[0008] 作为本发明的进一步改进，其包含的组分及其重量百分比为：热塑性基体树脂55 ~75%，膨胀阻燃剂18~30%，含乙烯基的增韧剂4~12%，交联剂0.05~0.08%，助交联剂 0.6~0.8 %，抗氧剂0.5~0.8 %，分散润滑剂0.5~0.8 %。
[0009]采用此技术方案，在配方中引入交联剂和含乙烯基的增韧剂，使得树脂体系中产 生交联结构，增加熔体强度;但是为了避免聚合物交联时产生过多的降解反应，又要严格控 制交联剂的用量，同时通过加入助交联剂和抗氧剂来减少降解反应，使得树脂体系中产生 交联结构为微交联结构。采用本发明的技术方案的无卤阻燃树脂，与未交联的同种阻燃树 脂相比，由于具有微交联结构，具有在阻燃剂用量少的情况下还能具有很好的阻燃性，且力 学性能更好，耐迀移，稳定性高等优点。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述无卤阻燃树脂采用以下步骤制备得到：先将膨胀 阻燃剂、含乙烯基的增韧剂、交联剂及助交联剂在双辊开炼机中混炼均匀，造成颗粒得到阻 燃剂母粒;再将阻燃剂母粒与热塑性基体树脂、抗氧剂、分散润滑剂混合均匀，在双螺杆挤 出机中挤出造粒，得到无卤阻燃树脂。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述膨胀阻燃剂包括阻燃剂酸源、阻燃剂气源和阻燃 剂碳源，所述阻燃剂酸源、阻燃剂气源和阻燃剂碳源的重量比例为(2~4) :1:(0.3~0.8)。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述阻燃剂酸源、阻燃剂气源和阻燃剂碳源的重量比 例为 3:1:0.5。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述阻燃剂碳源为季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四 醇、淀粉、山梨醇、聚苯醚、酚醛树脂中的至少一种。所述阻燃剂酸源为聚磷酸铵、硅烷包覆 聚磷酸铵、密胺包覆聚磷酸铵或密胺-甲醛包覆聚磷酸铵中的至少一种。所述阻燃剂气源为 三聚氰胺、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述含乙烯基的增韧剂为三元乙丙橡胶(ETOM)、高胶 粉、顺丁橡胶、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物（SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二 烯-苯乙烯的嵌段共聚物（SEBS)或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的 一种或任意两种以上的混合物。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述热塑性基体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或高抗冲聚苯乙烯中的至少一种。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述分散润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺、乙撑双脂肪酸 酰胺的衍生物、扩散油、液体石蜡、PE蜡、氧化PE蜡、鲸蜡、硬脂酸、硬脂酸丁酯、硬脂酸锌、硬 脂酸钙中的至少一种。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)，所述助交联剂为 丙烯酸类物质。
[0018]作为本发明的进一步改进，所述助交联剂为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸 乙酯、甲基丙烯酸乙酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷 三丙烯酸酯、1，4_环己烷二甲醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯(n= 4~23)、聚丙二醇二 丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯、聚丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇 二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、3-甲基-1，5-戊二醇二丙烯酸酯、2-丁基-2-乙 基-1，3-丙二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇丙烯酸酯单体、乙氧化-1，6-己二醇二丙烯酸酯、羟 基特戊酸新戊二醇酯二丙烯酸酯、1，9-壬二醇二丙烯酸酯、1，10-癸二醇二丙烯酸酯、乙氧 化双酚A二丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷甲醚二丙烯酸酯、乙氧化三羟甲丙烷三丙烯酸 酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲丙烷三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯 酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、双_ 三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、乙氧化双季戊四醇六丙烯酸酯、双季戊四醇五/六丙烯酸酯中的 至少一种。
[0019] 优选的，采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MA)和季戊四醇(PER)共混组成膨胀型阻 燃剂，用三元乙丙橡胶(EPDM)、SBS、SEBS作为增韧剂，采用过氧化二异丙苯(DCP)作为交联 剂，丙烯酸酯类物质作为交联剂，对EPDM和PP进行微交联，提高PP的熔体强度，促进燃烧时 泡沫体的形成，从而减少膨胀阻燃剂的用量，同时提高塑料材料的力学性能，同时减少阻燃 剂的迀移。
[0020] 基于发泡原理，提高聚丙烯等塑料的熔体强度即可促进聚丙烯等塑料发泡。因此， 本发明的技术方案采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MA)和季戊四醇(PER)共混组成膨胀型阻 燃剂，用三元乙丙橡胶(EPDM)、SBS、SEBS等作为增韧剂，采用过氧化二异丙苯(DCP)作为交 联剂，丙烯酸酯类物质作为交联剂，对EPDM和PP进行微交联，提高PP的熔体强度，促进燃烧 时泡沫体的形成，从而减少膨胀阻燃剂的用量，同时提高塑料材料的力学性能，如拉伸强 度、弯曲强度等。同时减少阻燃剂的迀移，避免阻燃材料外观不良。
[0021] 本发明还公开了一种如上所述的无卤阻燃树脂的制备方法，包括以下步骤:先将 膨胀阻燃剂、含乙烯基的增韧剂、交联剂及助交联剂在双辊开炼机中混炼均匀，造成颗粒得 到阻燃剂母粒;再将阻燃剂母粒与热塑性基体树脂、抗氧剂、分散润滑剂混合均匀，在双螺 杆挤出机中挤出造粒，得到无齒阻燃颗粒料。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0023]采用本发明的技术方案的无卤阻燃树脂，与未交联的同种阻燃树脂相比，由于具 有微交联结构，具有在阻燃剂用量少的情况下还能具有很好的阻燃性