專利名稱：含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚烯烴阻燃產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，本發(fā)明涉及一種同時(shí)含有膨 脹型復(fù)配阻燃劑和有機(jī)硅化合物的阻燃效率更高的含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙火布。
背景技術(shù)：
聚乙烯以它質(zhì)輕，低毒和優(yōu)良的絕緣性和極限性能，雖然被廣泛應(yīng)用于包裝、建 材、汽車、電子/電氣、日用品等很多行業(yè)，但是他的高可燃性，且燃燒后熔融滴落，易引起 新的災(zāi)難和人員傷亡的問題，使其在電氣及建筑行業(yè)所需的高阻燃級(jí)別較為困難，從而大 大影響了其在這些行業(yè)的應(yīng)用。阻燃劑是一類能阻止聚合物材料被引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。目前?yīng)用最為廣 泛的阻燃劑是有機(jī)阻燃劑，國內(nèi)主要采用的有機(jī)鹵化物(以十溴、六溴為代表)與Sb2O3復(fù) 配使用對(duì)PE進(jìn)行阻燃。該類阻燃劑在燃燒分解時(shí)能捕捉PE降解反應(yīng)生成的自由基，從而 延緩或終止燃燒的鏈反應(yīng)，同時(shí)釋放出本身是一種難燃的氣體HX。這種氣體密度大，可以覆 蓋在材料表面，起到阻隔表面可燃?xì)怏w的作用，也能抑制材料的燃燒。其不足之處該阻燃 劑在抑制滴落方面較差，且在燃燒時(shí)發(fā)煙量大，產(chǎn)生大量腐蝕性氣體和有毒氣體，給滅火、 逃離和恢復(fù)工作帶來很大苦難。無機(jī)阻燃劑是一種無鹵阻燃劑，具有安全性高、抑煙、無毒、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，在PE的 阻燃化中具有重要地位，現(xiàn)今應(yīng)用較為廣泛的也是研究最多的無鹵阻燃劑的類型有金屬 氧化物水合物(ΑΤΗ，ΜΑΗ)，無商磷系阻燃劑以及膨脹型阻燃劑。金屬氧化物水合物阻燃劑 主要有Al (OH) 3和Mg (OH)2,這種阻燃劑在分解時(shí)吸收材料燃燒釋放出的大量熱，從而使材 料表面溫度降低，減緩高聚物的降解速度。其不足之處它們的阻燃能力不很強(qiáng)且要求的添 加量大，從而使材料的力學(xué)性能和一些物理性能變差?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的阻燃增效劑有有機(jī)硅化合物、紅磷及磷化合物、硼酸鋅、金屬氧化物 等。郭錫坤、楊建英研究了紅磷、聚磷酸銨與Al (OH)3,Mg(0H)22間的協(xié)效作用，通過差熱分 析研究發(fā)現(xiàn)磷系阻燃劑阻燃過程中生成的聚磷酸、聚偏磷酸有強(qiáng)烈的脫水作用，從而能夠 加劇Al (OH)3, Mg(OH)2的吸熱分解反應(yīng)，起到增效作用。王正洲等人[分別用紅磷、膨脹石 墨作Mg (OH) 2的阻燃增效劑，發(fā)現(xiàn)微膠囊化紅磷有一個(gè)最佳的添加量，在這一點(diǎn)的極限氧指 數(shù)最高，還可以推遲材料的點(diǎn)燃時(shí)間。但是，添加紅磷會(huì)增大材料燃燒產(chǎn)生的發(fā)煙量。膨脹 石墨在阻燃過程中則是通過生成膨脹層、阻隔熱反饋來增效阻燃的，所以，膨脹率大的石墨 的阻燃效果更好，但石墨本身屬于可燃材料，所以會(huì)提前點(diǎn)燃時(shí)間。用這些阻燃劑處理過的 聚乙烯雖然表現(xiàn)出低煙、無毒，阻燃效果好和一定的耐溶滴等特性，但仍然不同程度地存在 一些問題阻燃效果還不夠理想，耐熔滴性還有待提高等。CN1757667A(專利號(hào)200510022034. 1)、名稱“含有機(jī)金屬絡(luò)合物的無鹵膨脹型阻 燃聚乙烯”，是以聚乙烯為基材，其中含有復(fù)配膨脹型阻燃劑，其特征在于還含有有機(jī)金屬 絡(luò)合物，各組分的含量按重量百分比計(jì)分別為聚乙烯70 80%，復(fù)配膨脹型阻燃劑17 29. 5%,有機(jī)金屬絡(luò)合物0. 5 3%。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)目的避免背景技術(shù)中的不足之處，設(shè)計(jì)一種同時(shí)含有膨脹型復(fù)配阻燃劑和 有機(jī)硅化合物的阻燃效率更高的含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯。設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。本申請?jiān)趯＠?hào)200510022034. 1的基礎(chǔ)上的 一個(gè)改性研究，提供一種同時(shí)還有膨脹型復(fù)配阻燃劑和以有機(jī)硅季銨鹽或有機(jī)硅離子液體 為阻燃增效劑的金屬氧化物水合物的阻燃效果更高的聚乙烯，達(dá)到使該聚乙烯中含有的阻 燃劑量小，且耐熔滴性好。本發(fā)明提供的含有有機(jī)硅阻燃增效劑的膨脹型阻燃聚乙烯，該聚乙烯中含有復(fù)配 膨脹型阻燃劑，其特征在于還含有有機(jī)硅阻燃增效劑的金屬氧化物水合物，各組分的含量 按重量百分比計(jì)分別為聚乙烯70 80%，復(fù)配膨脹型阻燃劑17 29. 5%，含有有機(jī)硅阻 燃增效劑的金屬氧化物水合物0. 5 3%。其中所含的復(fù)配膨脹型阻燃劑是由具有以下結(jié)構(gòu)的季戊四醇酯(I)、聚磷酸銨三聚氰胺磷酸鹽(III)復(fù)配而成
HO-P—-O—P 十 O-P-OH
I - I Jn I
O^+NH4 O +NH4 O-4TMH4 (II)
權(quán)利要求
一種含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，其特征是所述含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，還含有有機(jī)硅阻燃增效劑的金屬氧化物水合物，各組分的含量按重量百分比計(jì)分別為聚乙烯70～80％，復(fù)配膨脹型阻燃劑17～29.5％，含有有機(jī)硅阻燃增效劑的金屬氧化物水合物0.5～3％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，其特征是所述 復(fù)配膨脹型阻燃劑是由具有以下結(jié)構(gòu)的季戊四醇酯(I)、聚磷酸銨(II)三聚氰胺磷酸鹽 (III)復(fù)配而成
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，其特征是所述季 戊四醇酯需按一下方面制備而成將季戊四醇與1-氧代-4-羥甲基-1-磷雜-2，6，7-三氧 雜雙環(huán)[2，2，2]辛烷的酰氯化產(chǎn)物(簡稱ΡΕΡΑ)按1 3的摩爾比放入以0. 2mol季戊四 醇/IOOOmL 二氧六環(huán)中溶解，并加入按0. 2mol季戊四醇/1. 5mL計(jì)的吡啶做催化劑，在90 110°C回流反應(yīng)3 6個(gè)小時(shí)，冷卻后，用丙酮、氯苯分別洗滌產(chǎn)物1 2次即得白色固體產(chǎn) 物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，其特征是所含金 屬氧化物水合物是氫氧化鋁和氫氧化鎂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，其特征是所含阻 燃增效劑是有機(jī)硅季銨鹽或有機(jī)硅離子液體，具有以下結(jié)構(gòu)
6. 一種含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，其特征是含有機(jī)硅增效劑的金屬氧 化物水合物的無鹵膨脹型阻燃聚乙烯是按以下工藝步驟制備的(1)合成季戊四醇酯將季戊四醇和1-氧代-1-羥甲基-1-磷雜-2，6，7-三氧雜雙環(huán) [2,2,2]辛烷(PEPA)酰氯產(chǎn)物按以上所公開的方法制備好后，用真空烘箱于70°C烘干，備 用；(2)合成有機(jī)硅季銨鹽將Y-氯丙基三甲氧硅烷與N，N-二甲基十八胺反應(yīng)，以碘化 鉀作催化劑，連續(xù)反應(yīng)24 36h，合成了 N，N- 二甲基-N-十八烷基胺丙基三甲氧基硅烷季 銨鹽(BFS)；(3)機(jī)械混合將季戊四醇酯、三聚氰胺磷酸鹽、聚磷酸銨、氫氧化鎂、氫氧化鋁和BFS 按配比加入到聚乙烯中，并在高速混合機(jī)中混合均勻；(4)真空干燥將混合均勻后的混合物放入真空烘箱中，在70°C下干燥8 10小時(shí)；(5)熔融混合將干燥后的混合物放入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出。擠出機(jī)各區(qū)的 溫度分別控制為150°c、160°c、17(rc、17(rc、16(rc、15(rc，螺桿轉(zhuǎn)速控制為25 50轉(zhuǎn)/ 分；(6)冷卻切粒熔融共混物擠出后自然冷卻切粒。
全文摘要
本發(fā)明屬于聚烯烴阻燃產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，本發(fā)明涉及一種同時(shí)含有膨脹型復(fù)配阻燃劑和有機(jī)硅化合物的阻燃效率更高的含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯。所述含有有機(jī)硅化合物的膨脹型阻燃聚乙烯，還含有有機(jī)硅阻燃增效劑的金屬氧化物水合物，各組分的含量按重量百分比計(jì)分別為聚乙烯70～80％，復(fù)配膨脹型阻燃劑17～29.5％，含有有機(jī)硅阻燃增效劑的金屬氧化物水合物0.5～3％。
文檔編號(hào)C08K3/32GK101948581SQ201010272219
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者沈治華 申請人:杭州高新絕緣材料有限公司