專利名稱：一種高熱穩(wěn)定性無鹵磷氮系阻燃材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種La/ZSM-5改性的有機阻燃材料的抗熱分解的方法，尤其涉及磷 氮系膨脹型阻燃材料。
背景技術：
磷氮系膨脹型阻燃材料(IFR)以磷、氮為主要成分，不含鹵素，它是在用作阻燃涂 料的基礎上發(fā)展起來的一種新型阻燃材料，如公開號為CN101092503A公開的阻燃材料。含 IFR的高聚材料受熱燃燒時，表面生成一層碳質(zhì)泡沫層，能隔熱、隔氧、抑煙，并能防止熔滴 行為，對長時間或重復暴露在火焰中具有很好的抵抗性。IFR是一種非常有發(fā)展前途的新型阻燃劑，已經(jīng)越來越受到人們的重視。如季戊四 醇類磷酸酯、雙季戊四醇磷酸酯及三季戊四醇磷酸酯、季戊四醇類亞磷酸酯及其相應的蜜 胺鹽等。但是，所述的IFR存在著易于熱分解缺陷，用于聚烯烴的阻燃，直接影響材料的熱 穩(wěn)定性、使用性能和加工性能。因此，如何提高對所述的材料的熱穩(wěn)定性，如加入層狀粘土 制備納米有機復合物等，是有關人員所十分關注的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術問題是公開一種高熱穩(wěn)定性的磷氮系膨脹型阻燃材料，以 克服現(xiàn)有技術中缺陷。本發(fā)明的高熱穩(wěn)定性的磷氮系膨脹型阻燃材料由磷氮膨脹型阻燃劑和負載氧化 鑭的分子篩及其阻燃的有機聚合物構(gòu)成，磷氮膨脹型阻燃劑與負載氧化鑭的分子篩的重量 比為20 100 0. 1 10 ；優(yōu)選的質(zhì)量比例為0. 5 1. 5 20 ；負載氧化鑭的分子篩含量太少，不能與阻燃劑完全接觸；負載氧化鑭的分子篩含 量太多，阻燃劑的成本上升，阻燃劑的性能發(fā)生變化。所說的有機聚合物可以是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物。磷 氮膨脹型阻燃劑和負載氧化鑭的分子篩與有機聚合物的比例為10 30 50 100，優(yōu)先 的質(zhì)量比例為15 20 80 100。磷氮膨脹型阻燃劑和負載氧化鑭的分子篩含量太高， 影響有機聚合物的機械性能和加工性能；含量太低，阻燃性能下降。所說的磷氮膨脹型阻燃劑是在中國發(fā)明專利CN 101092503A公開方法制備的磷 酸酯雙三聚氰胺鹽(IV) 所說的負載氧化鑭的分子篩的制備方法采用通常所說的浸漬法。其中分子篩為氫 型的ZSM-5，Si/Al比為20 100，優(yōu)選的Si/Al比為35 80。Si/Al比太小，酸量太大， 引起有機聚合物的分解。所說的負載氧化鑭的分子篩中氧化鑭量為分子篩中的0. 1 10wt%，優(yōu)選的負載
量為3 5%。本發(fā)明采用磷酸酯雙三聚氰胺鹽與負載氧化鈰的分子篩配伍使用，使這種磷氮系 膨脹型阻燃材料的分解溫度大大提高，其阻燃性能也大為提高，從而改善了磷氮系膨脹型 阻燃材料在有機聚合物中的熱穩(wěn)定性，得到的阻燃有機聚和物熱穩(wěn)定性能好，阻燃性高，低 煙、無毒、無腐蝕性，對環(huán)境友好。
具體實施例方式實施例1在IOOmL 的 0. 31M LaNO3) 3 水溶液中，加入 95g ZSM-5 分子篩(Si/Al = 38)進行 等體積浸漬，攪拌lh，在空氣中室溫放置24h，在110°C干燥12h，再在馬弗爐中550°C焙燒 4h。經(jīng)原子吸收光譜分析得到氧化鑭的負載量為5%。按中國發(fā)明專利CN 1446844A中提及的方法所制備的磷酸酯雙三聚氰胺鹽粉末 (顆粒平均尺寸為 10ym)25g、26g、26. 5g、27g、27. 5g 分別和 3g、2g、l. 5g、lg、0. 5g 上述所 制得的5% La203-ZSM-5分子篩混合，并將該混合物和80g聚丙烯加入到雙輥塑煉機中， 185°C混煉lOmin，使其混合均勻，在硫化機上185°C液壓成型，萬能制樣機制樣，樣品尺寸 為100X100X3mm。采用氧指數(shù)儀JF-3，依據(jù)ASTME-1354標準，測定材料的阻燃性能。同 時測試其熱失重，測試結(jié)果見附

圖1。當5% La203-ZSM-5分子篩的含量為0. 5襯％和
時，阻燃PP的極限氧指數(shù)有所提高，分別為33%和35%，不加5% La203-ZSM-5分子篩時阻 燃PP的極限氧指數(shù)為28%。熱重數(shù)據(jù)總結(jié)在表1，可以看出，合適的5% La203-ZSM-5分子 篩含量，可以提高阻燃PP的熱穩(wěn)定性和阻燃性能。表1不同含量的5% La203-ZSM-5分子篩對阻燃PP的熱失重和阻燃性能的影響 實施例2按實例1 方法所制備的 5%La203-ZSM-5 分子篩(Si/Al = 50) 3g、2g、1. 5g、lg、0. 5g 分別與25g、26g、26. 5g、27g、27. 5g磷酸酯雙三聚氰胺鹽的混合，并將該混合物和80g聚丙 烯加入到雙輥塑煉機中。按實施例1的方法制樣，測試其熱失重和阻燃性能，結(jié)果見表2。表2不同含量的5% La203-ZSM-5分子篩對阻燃PP的熱失重和阻燃性能的影響 實施例3將Si/Al 比為 80 的 ZSM-5 分子篩(Si/Al = 80) 3g、2g、1. 5g、lg、0. 5g 分別與 25g、 26g、26. 5g、27g、27. 5g三磷酸酯雙三聚氰胺鹽混合，并將該混合物和80g聚丙烯加入到雙 輥塑煉機中。按實施例1的方法制樣，測試其熱失重，結(jié)果如表3所示?？梢钥闯霾煌?的ZSM-5，不管是氮氣氣氛還是氧氣氣氛，都可使ZSM-5分子篩和磷酸酯雙三聚氰胺鹽復配 的混合物阻燃的PP材料熱穩(wěn)定性有較大的提高。從極限氧指數(shù)可以看出，ZSM-5分子篩的 加入，阻燃性能隨加入量的增大，略有下降。表3ZSM-5分子篩(Si/Al = 80)添加量對阻燃材料PP在氮氣氣氛中熱分解溫度 的影響
權(quán)利要求
一種新穎La/ZSM-5改性的磷氮系阻燃材料，由磷氮膨脹型阻燃劑和負載氧化鑭的分子篩及其阻燃的有機聚合物構(gòu)成。所說的磷氮膨脹型阻燃劑，是在中國發(fā)明專利CN 1101092503A中所發(fā)明的磷酸酯雙三聚氰胺鹽；所說的阻燃的有機聚合物，可以是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物。
2.磷氮膨脹型阻燃劑和負載氧化鑭的分子篩的重量比為20 100 0. 1 10 ；磷氮 膨脹型阻燃劑和負載氧化鑭的分子篩與有機聚合物的比例為10 30 50 100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熱穩(wěn)定性的磷氮系膨脹型阻燃材料，其特征在于，負載氧 化鑭的分子篩，所說的分子篩為氫型ZSM-5，Si/Al比為20 100，優(yōu)選的Si/Al比為35 80。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熱穩(wěn)定性的磷氮系膨脹型阻燃材料，其特征在于，負載 氧化鑭的分子篩，所說的氧化鑭在分子篩中含量為0. 1 10wt%，優(yōu)選的負載量為3 5wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熱穩(wěn)定性的磷氮系膨脹型阻燃材料，其特征在于，負載氧 化鑭的分子篩，氧化鑭的負載方式為分子篩在鑭的鹽溶液中浸漬的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新穎La/ZSM-5改性的磷氮系阻燃材料，其特征在于，由磷氮膨脹型阻燃劑磷酸酯雙三聚氰胺鹽和負載氧化鑭的分子篩及其阻燃的有機聚合物構(gòu)成。本發(fā)明采用載氧化鑭的分子篩和磷氮系膨脹型阻燃劑配伍使用，使磷氮系膨脹型阻燃劑阻燃有機聚合物的分解溫度提高，進而改善了其穩(wěn)定性，同時阻燃性能也有較大程度的提高。
文檔編號C08K3/34GK101864111SQ20101020540
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者戴啟廣, 李到, 王幸宜 申請人:華東理工大學