[发明专利]一种玻纤增强PBT用无卤阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其涉及一种玻纤增强PBT用无卤阻燃剂的制备方法。

背景技术

卤素阻燃剂是目前世界上用量最大的阻燃剂，由于其阻燃效率高、价格适中的优势倍受青睐。然而，鉴于卤素阻燃剂的严重弊端与欧盟的WEEE、RoHS指令，许多制件与产品要求无卤化。目前，用于PBT产品的无卤阻燃剂主要有红磷、金属氢氧化物、有机次磷酸盐类、无机次磷酸盐类。其中，红磷只能用于制作深色制品，在加工过程中产生难闻的气味；金属氢氧化物由于较大的添加量，综合性能损失严重；有机次磷酸盐由于技术壁垒的缘故价格昂贵，多数厂家望尘莫及。无机次磷酸盐价格便宜、合成工艺简单，但由于热稳定性低，加工过程中易出现变色、烧焦、甚至起火现象。

自2014年1月1日开始，三星本社要求对全部部品的作业环境有害物质进行管理，其中磷化氢气体的排放浓度限定在0.08ppm，尤其以低于0.05ppm为优。磷系阻燃剂，尤其是无机磷阻燃剂，在加工成制件后，会缓慢释放出磷化氢气体，对人体健康构成威胁。

发明内容

本发明旨在提供一种玻纤增强PBT用无卤阻燃剂的制备方法。该制备方法制备出的无卤阻燃剂解决了红磷难以着色、金属氢氧化物添加量大、有机次磷酸盐价格昂贵、无机次磷酸盐热稳定性低的缺憾。与传统的溴锑阻燃体系、克莱恩的OP-1240阻燃体系相比，使用本发明阻燃剂阻燃的PBT体系具有同样优异的综合性能。本发明最主要的优点是无卤环保、耐热性高、阻燃效果好、耐析出、抗迁移、性价比高。

本发明所采用的技术方案为：

一种玻纤增强PBT用无卤阻燃剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

依次向反应釜中加入水、无机次磷酸盐、氰尿酸，开启蒸汽加热，开启搅拌，待体系温度升至85～95℃后加入三聚氰胺，维持体系在95～105℃恒温反应，待反应结束后，停止搅拌；降温、沉降，除去上清液后，洗涤、干燥，得到前期产品，然后将金属氧化物添加到前期产品中，同时采用偶联剂进行表面处理，即得玻纤增强PBT用无卤阻燃剂。

由于三聚氰胺分子和氰尿酸分子存在推电子官能团(附图1中①)与吸电子官能团(附图1中②)，而次磷酸根离子存在吸电子官能团(附图1中②)，因此相互之间可以形成氢键结构，故本产品的耐热性能优异。

优选的，所述氰尿酸、三聚氰胺、无机次磷酸盐、水的质量比为(120～140)：(100～135)：(200～290)：(900～1200)。

更优选的，所述氰尿酸、三聚氰胺、无机次磷酸盐、水的质量比为根据优选(130～135)：(125～130)：(220～260)：(1000～1100)。

优选的，所述无机次磷酸盐为以下结构中的任一种：

式中M为碱金属、钙、镁、铝、锌。

优选的，所述金属氧化物在产品中的百分含量为2％～5％。

优选的，所述金属氧化物为氧化镁、α-氧化铝、氧化锌、氧化钙中的一种或几种。

优选的，所述金属氧化物为氧化镁。

优选的，所述偶联剂在产品中的质量百分含量为0.2％～1％。

优选的，所述偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

优选的，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

本发明的创新点主要有两个：①本发明的第一个创新点为，阻燃剂中加入一定量的金属氧化物，可以部分或全部吸收磷化氢气体，降低甚至消除对人体的伤害。②本发明的第二个创新点为，用氰尿酸分子、三聚氰胺分子、次磷酸根离子的吸电子与推电子官能团，使其相互之间形成比较牢固的氢键，从而提高了阻燃剂的耐热性能。同时利用P元素与N元素的协效阻燃作用，也在一定程度上降低了阻燃剂的添加量，从而保障了阻燃制件的综合性能。

本发明的有益效果：

(1)本发明解决了红磷难以着色、金属氢氧化物添加量大、有机次磷酸盐价格昂贵、无机次磷酸盐热稳定性低的缺憾。本发明制备的无卤阻燃剂具有较高的耐热性能、优异的抗迁移性能与阻燃性能，用于PBT增强制品中具有综合性能优异、不会释放磷化氢有毒气体的特点，与传统的溴锑阻燃体系、克莱恩的OP-1240阻燃体系相比，使用本发明阻燃剂阻燃的PBT体系具有同样优异的综合性能，完全可以替代传统的溴锑阻燃剂与克莱恩的OP-1240。并且其制备方法操作简单、切实可行，完全可以工业化。将其用于制备综合性能优异的改性PBT工程塑料，对提高我国工程塑料的改性技术水平，具有重要的经济与社会意义。