本發(fā)明屬于塑料領(lǐng)域，具體涉及一種以離子液體作為阻燃劑的阻燃塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料廣泛用于建筑、室內(nèi)裝潢、家具、電力、運(yùn)輸、電子電器等行業(yè)，但是常規(guī)塑料多數(shù)具有易燃性，特別是工程塑料PBT，PC，ABS，PPO及其合金等用于建筑，家電，電子產(chǎn)品如筆記本電腦等時(shí)，當(dāng)使用環(huán)境中有熱源存在時(shí)，有燃燒的風(fēng)險(xiǎn)，這給其制品的應(yīng)用安全帶來(lái)了諸多隱患。
現(xiàn)有技術(shù)中，人們會(huì)在塑料的制備過(guò)程中添加阻燃劑，阻燃劑分為添加型和反應(yīng)型兩大類。反應(yīng)型阻燃劑具有反應(yīng)性，可以將化學(xué)鍵合成到樹(shù)脂的分子鏈上，對(duì)塑料的性能的影響較小，但阻燃效果一般，燃燒時(shí)容易產(chǎn)生煙霧，造成二次危害。而添加型阻燃劑是采用外添加阻燃劑的方式對(duì)材料進(jìn)行阻燃處理，其阻燃效率高，技術(shù)成熟，價(jià)格便宜，但添加的阻燃劑一般鹵素(如氯、溴等)含量較高，燃燒時(shí)，塑料受熱釋放出含鹵煙氣，具有毒性，會(huì)危害人體的健康，甚至造成人員死亡；另外，添加型阻燃劑的添加量一般都較大，容易影響塑料的性能，對(duì)材料本身的后期加工的影響也較大，且阻燃劑易析出不能長(zhǎng)久保持阻燃性，縮短了使用壽命。
阻燃劑按組分的不同可分為無(wú)機(jī)鹽類阻燃劑、有機(jī)阻燃劑和有機(jī)、無(wú)機(jī)混合阻燃劑三種。國(guó)內(nèi)阻燃劑的品種和消費(fèi)量還是以有機(jī)阻燃劑為主，無(wú)機(jī)鹽類阻燃劑的生產(chǎn)和消費(fèi)量相對(duì)較少。有機(jī)阻燃劑中最常用的是鹵系阻燃劑，這類阻燃劑雖然具有其他阻燃劑系列無(wú)可比擬的高效性，但是它對(duì)環(huán)境和人的危害是不可忽視的。環(huán)保問(wèn)題是助劑開(kāi)發(fā)和應(yīng)用商關(guān)注的焦點(diǎn)，所以國(guó)內(nèi)外一直在調(diào)整阻燃劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加大高效環(huán)保型阻燃劑的開(kāi)發(fā)。無(wú)鹵(不含鹵素或燃燒時(shí)沒(méi)有含鹵素氣體釋放)、低煙、低毒阻燃劑一直是人們追求的目標(biāo)。近年來(lái)常用的磷系阻燃劑，如BDP和RDP等，雖然阻燃效率較高，但是容易析出，影響后期的使用性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種熱塑性樹(shù)脂組合物，所述組合物中是以離子液體作為阻燃劑的。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種上述組合物制備得到的阻燃塑料。
本發(fā)明的目的之三在于提供一種上述阻燃塑料的制備方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種熱塑性樹(shù)脂組合物，所述組合物包括下述質(zhì)量份數(shù)的組分：選自離子液體的阻燃劑1～20份、復(fù)合抗氧劑0.1～2份、和熱塑性樹(shù)脂100份，
其中，所述離子液體選自式(I)所示的離子液體中一種或多種的混合物：
式(I)所示離子液體中，陽(yáng)離子為環(huán)狀銨類陽(yáng)離子；陰離子選自BF4-，PF6-，Tf2N-，BCl4-，PCl6-中的一種。
根據(jù)本發(fā)明，所述環(huán)狀銨類陽(yáng)離子的環(huán)為五元環(huán)、六元環(huán)、七元環(huán)或多元稠環(huán)；優(yōu)選為五元環(huán)或六元環(huán)。
還優(yōu)選地，所述環(huán)狀銨類陽(yáng)離子的環(huán)包括1～3個(gè)氮和3～6個(gè)碳。還更優(yōu)選地，所述環(huán)狀銨類陽(yáng)離子的環(huán)包括1～2個(gè)氮和3～5個(gè)碳。
更優(yōu)選地，所述環(huán)狀銨類陽(yáng)離子的環(huán)中的氮和/或碳上的氫，可以不含取代基或含有取代基；其中，所述取代基選自含鹵素或不含鹵素的C1-6的烷基或鹵素，且所述取代基為一個(gè)或多個(gè)，但至少一個(gè)取代基中含有鹵素元素。優(yōu)選地，所述鹵素為F或Cl。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述環(huán)狀銨類陽(yáng)離子中的環(huán)狀胺選自咪唑，咪唑啉，二氫咪唑，吡啶，哌啶中的一種，其不含取代基或含有取代基；其中，所述取代基選自含鹵素或不含鹵素的C1-6的烷基或鹵素，且所述取代基為一個(gè)或多個(gè)，但至少一個(gè)取代基中含有鹵素元素。優(yōu)選地，所述鹵素為F或Cl。
根據(jù)本發(fā)明，所述陰離子優(yōu)選地為PF6-，Tf2N-或PCl6-。還優(yōu)選地，所述陰離子為PF6-。.
最優(yōu)選地，所述離子液體具有如式(II)所示的結(jié)構(gòu)：
根據(jù)本發(fā)明，所述熱塑性樹(shù)脂選自聚烯烴(如聚乙烯PE，聚丙烯PP或其共聚物等)，聚酯(如PBT、PET等)，聚碳酸酯(PC)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚苯乙烯(PS)，聚苯醚(PPE)，聚酰胺(PA)中的一種或多種的混合物或合金。
根據(jù)本發(fā)明，所述復(fù)合抗氧劑中的主抗氧劑選自芳香胺類抗氧劑或酚類抗氧劑，輔助抗氧劑選自亞磷酸酯或硫酯。優(yōu)選地，所述酚類抗氧劑，如抗氧劑1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧劑1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、抗氧劑264(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、維生素E中的一種或多種。優(yōu)選地，所述芳香胺類抗氧劑選自二苯胺、對(duì)苯二胺和二氫喹啉等化合物或其聚合物中的一種或多種。優(yōu)選地，所述亞磷酸酯選自抗氧劑168(三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯)、三辛基亞磷酸酯、三癸基亞磷酸酯、三[十二碳烷基]亞磷酸酯和三[十六碳烷基]亞磷酸酯中的一種或多種。優(yōu)選地，所述硫酯選自硫代二丙酸雙酯，如選自硫代二丙酸雙十二碳醇酯、硫代二丙酸雙十四碳醇酯或硫代二丙酸雙十八碳醇酯中的一種或多種。
還優(yōu)選地，所述復(fù)合抗氧劑的主抗氧劑選自酚類抗氧劑、輔助抗氧劑選自亞磷酸酯，例如為抗氧劑1010和抗氧劑168的復(fù)合抗氧劑、抗氧劑1076和抗氧劑168的復(fù)合抗氧劑。
根據(jù)本發(fā)明，所述組合物還可以包括玻璃纖維0～70份。
根據(jù)本發(fā)明，所述玻璃纖維可以是現(xiàn)有技術(shù)中任一種玻璃纖維，例如是短切纖維，扁平玻璃纖維等等。
根據(jù)本發(fā)明，所述組合物包括下述質(zhì)量份數(shù)的組分：上述的熱塑性樹(shù)脂100份、上述的玻璃纖維40～60份，上述的選自離子液體的阻燃劑10～20份，上述的復(fù)合抗氧劑0.1～0.5份。
優(yōu)選地，所述組合物包括下述質(zhì)量份數(shù)的組分：上述的熱塑性樹(shù)脂100份、上述的玻璃纖維50份，上述的選自離子液體的阻燃劑17份，上述的復(fù)合抗氧劑0.17份，其中，所述離子液體如式(II)所示：
本發(fā)明中，式(II)所示結(jié)構(gòu)的離子液體為一種商品化的離子液體，稱為2-氟-1,3-二甲基氯化咪唑翁六氟磷酸酯或2-氟-1,3-二甲基咪唑啉六氟磷酸鹽(2-Fluoro-1,3-dimethylimidazolidinium hexafluorophosphate)。
本發(fā)明還提供一種由上述組合物制備得到的阻燃塑料。
根據(jù)本發(fā)明，所述阻燃塑料的阻燃級(jí)別可以達(dá)到0.4mm V0級(jí)。
本發(fā)明還提供一種上述阻燃塑料的制備方法，所述方法包括如下步驟：
1)按重量份數(shù)稱取組合物中的各組分，并混合均勻，得到混合物料；
2)將步驟1)中得到的混合物料，進(jìn)行熔融造粒，制備得到所述阻燃塑料。
根據(jù)本發(fā)明，在步驟1)中，所述的混合可以在混合機(jī)中進(jìn)行充分混合。
根據(jù)本發(fā)明，在步驟2)中，所述的熔融造粒具體是將步驟1)中制備得到的混合物料，加入到雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行熔融，所述熔融溫度為150～300℃(優(yōu)選為160～270℃)，經(jīng)雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行切粒制成均勻顆粒。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明提供一種如式(I)所示的離子液體中的一種或多種作為阻燃劑的阻燃塑料及其制備方法。所述如式(I)所示的離子液體中同時(shí)含有氮、磷(或硼)、氟(或氯)三種惰性阻燃元素，綜合了氮系阻燃劑、磷系阻燃劑(或硼系阻燃劑)和鹵素阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)，磷(或硼)含量與現(xiàn)有的磷系阻燃劑(或硼系阻燃劑)的磷(或硼)含量相當(dāng)，是一種非常高效的阻燃劑。同時(shí)，如式(I)所示的離子液體的蒸汽壓極低，基本不會(huì)向聚合物表面遷移，避免了析出問(wèn)題。并且，如式(I)所示的離子液體與聚合物的相容性極好，基本不影響基體塑料的機(jī)械性能。含有所述阻燃劑的阻燃塑料在燃燒過(guò)程中沒(méi)有含鹵素氣體釋放，無(wú)毒、環(huán)保。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外，應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明所記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本發(fā)明所限定的范圍。
本發(fā)明制備得到的阻燃塑料的可燃性測(cè)試按照Underwriter’s Laboratory Bulletin 94標(biāo)題為《塑料可燃性試驗(yàn)，UL94》的方法進(jìn)行。
下述實(shí)施例中選用的復(fù)合抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑168的復(fù)合抗氧劑，其中，所述抗氧劑1010和抗氧劑168的質(zhì)量配比為1:1；或者是抗氧劑1076和抗氧劑168的復(fù)合抗氧劑，其中，所述抗氧劑1076和抗氧劑168的質(zhì)量配比為1:0.7。實(shí)施例1
2-氟-1,3-二甲基咪唑啉六氟磷酸鹽離子液體作為阻燃劑
按重量分?jǐn)?shù)稱取離子液體17份、復(fù)合抗氧劑0.17份、熱塑性樹(shù)脂聚酯(PBT)100份，將其一同放進(jìn)混合機(jī)中進(jìn)行充分混合；將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行熔融，所述熔融溫度為260℃，經(jīng)雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行切粒制成均勻顆粒。
與不加離子液體的對(duì)比例1樣品相比，實(shí)施例1制備得到的阻燃塑料的阻燃等級(jí)在0.4mm下，由HB級(jí)提高到V0級(jí)。
實(shí)施例2
2-氟-1,3-二甲基咪唑啉六氟磷酸鹽離子液體作為阻燃劑
按重量分?jǐn)?shù)稱取離子液體17份、復(fù)合抗氧劑0.17份、熱塑性樹(shù)脂聚酯(PBT)100份，玻璃纖維17份，將其一同放進(jìn)混合機(jī)中進(jìn)行充分混合；將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行熔融，所述熔融溫度為260℃，經(jīng)雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行切粒制成均勻顆粒。
與不加離子液體的對(duì)比例2樣品相比，實(shí)施例2制備得到的阻燃塑料的阻燃等級(jí)在0.4mm下，由V2級(jí)提高到V0級(jí)。
對(duì)比例1
按重量分?jǐn)?shù)稱取復(fù)合抗氧劑0.17份、熱塑性樹(shù)脂聚酯(PBT)100份，將其一同放進(jìn)混合機(jī)中進(jìn)行充分混合；將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行熔融，所述熔融溫度為260℃，經(jīng)雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行切粒制成均勻顆粒。
對(duì)比例1制備得到的阻燃塑料的阻燃等級(jí)在0.4mm下，阻燃級(jí)別為HB級(jí)。
對(duì)比例2
按重量分?jǐn)?shù)稱取復(fù)合抗氧劑0.17份、熱塑性樹(shù)脂聚酯(PBT)100份，玻璃纖維17份，將其一同放進(jìn)混合機(jī)中進(jìn)行充分混合；將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行熔融，所述熔融溫度為260℃，經(jīng)雙螺桿擠出造粒機(jī)組進(jìn)行切粒制成均勻顆粒。
對(duì)比例2制備得到的阻燃塑料的阻燃等級(jí)在0.4mm下，阻燃級(jí)別為V2級(jí)。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。