CN107266890A - 一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂及其制备方法，所述阻燃剂由磷氮阻燃剂、含硼阻燃剂、金属氢氧化物、金属氧化物、成炭剂、改性剂按一定工艺混合制成。本发明为无卤、环保产品，避免了含卤阻燃剂产生有害气体和烟雾而造成的二次危害,能够广泛适用于不同型号的不饱和聚酯树脂，在不饱和聚酯树脂产品中添加量15～35％，氧指数稳定达到30％以上，阻燃效率高。本发明制备工艺简单，与不饱和聚酯树脂的相容性好，不影响产品的其他性能，避免了沉降、影响固化、强度下降等问题。具有分散性能优异、性能稳定等特点，制备的产品表面美观、缺陷少。

Description

一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种阻燃剂，具体说是一种应用于不饱和聚酯树脂中的无卤高效阻燃剂及其制备方法和应用，属于阻燃剂技术领域。
背景技术
不饱和聚酯树脂(UPR)是不饱和二元酸(或酸酐)与多元醇的缩聚产物,通常以苯乙烯作交联剂在加热或常温条件下固化，可制成多种型材，由于生产工艺简便、原料易得，同时耐化学腐蚀、力学性能、电性能优良，最重要的是可以常温常压固化而具有良好的工艺性能，故可作为结构、防腐、绝缘等玻璃钢复合材料产品广泛应用于建筑、造船、汽车工业、化工设备、轻工业产品以及体育用品等领域。UPR用量在热固性树脂中约占85-90％，玻璃钢复合材料制品生产中用得最多的树脂。但是不饱和聚酯树脂产品氧指数低，产品易燃，常有火灾发生，给生命和财产造成不可估量的损失，因此将不饱和聚酯树脂产品进行阻燃处理更显迫切。
目前不饱和聚酯树脂的无卤阻燃剂种类较少，市场上多以卤锑体系阻燃剂和液体磷酸酯类阻燃剂为主，其中卤锑体系阻燃剂在阻燃过程中产生大量有害气体和烟雾，给人们的生命及财产安全造成二次危害，不符合《RoHS指令》；而液体磷酸酯类阻燃剂的阻燃效率低，添加量大，为了增强阻燃效果往往需要与其他阻燃剂配合使用，使应用成本增加，并且在不饱和聚酯树脂还会出现相容性较差、分层、析出等问题，从而影响产品的阻燃效果及正常使用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，由以下重量份的原料制成：磷氮阻燃剂20～100份、含硼阻燃剂1～10份、金属氢氧化物5～40份、金属氧化物1～5份、成炭剂5～40份、改性剂0.1～2份。
所述的磷氮系阻燃剂为聚磷酸铵、密胺磷酸盐、密胺焦磷酸盐、次磷酸铝、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸三铵、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、尿素、硫酸铵、氯化铵中的一种或两种及以上组合。
所述的含硼阻燃剂为硼酸、硼砂、硼酸锌、偏硼酸钡、五硼酸铵中的一种或两种及以上组合。
所述的金属氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种组合。
所述的金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化钙中的一种或两种及以上组合。
所述的成炭剂为淀粉、山梨醇、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、乙二醇、丙三醇、聚对苯二甲酰乙二胺、聚2-乙二胺基-4-苯氧基-1,3,5-三嗪的一种或两种及以上组合。
所述的改性剂为硬脂酸、钛酸酯、硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570、KH-171、KH-172、KH-792、DL602中的一种或两种组合。
本发明的另一个目的是提供一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂的制备方法，技术方案如下：
1)将磷氮阻燃剂加入高速混合机中混合10～60min，升温至40～120℃，加入改性剂，高速混合5～60min，物料冷却后卸料、过筛；
2)将金属氢氧化物、金属氧化物、含硼阻燃剂及成炭剂加入低速混合机中混合10～60min，卸料、过筛；
3)取步骤1)与步骤2)所得的物料，加入低速混合机中混合20～60min，卸料、过筛、包装，即得。
本发明的再一个目的是提供所述的阻燃剂在不饱和聚酯树脂产品中的应用。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明为无卤、环保产品，符合国外、国内环保法规，避免了像含卤阻燃剂在阻燃时产生有害气体和烟雾而造成的二次危害，具有积极的社会、安全效益。
2、本发明是一种高效阻燃剂，能够广泛适用于不同型号的不饱和聚酯树脂，在不饱和聚酯树脂产品中添加量15～35％，氧指数稳定达到30％以上，阻燃效率高。
3、本发明制备工艺简单，原料成本低，价格优势明显。
4、本发明为粉体，经过改性处理，与不饱和聚酯树脂的相容性好，应用于不饱和聚酯树脂产品中时具有分散性好、性能稳定等特点，避免了使用液体磷酸酯类阻燃剂时出现的分层、析出等问题，从而保证阻燃效果长久有效。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，由下述重量份的原料组成：密胺焦磷酸盐45份、三聚氰胺氰尿酸盐20份、磷酸三铵10份、硼酸锌3份、氢氧化铝33份、氧化锌3份、双季戊四醇15份、KH-560 1份。
制备方法：
1)按照上述重量份称取原料，将密胺焦磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸三铵加入高速混合机中混合20min，升温至50℃，加入KH-560，高速混合5min，物料冷却后卸料、过筛；
2)按照上述重量份称取硼酸锌、氢氧化铝、氧化锌及双季戊四醇，加入低速混合机中混合15min，卸料、过筛；
3)取步骤1)与步骤2)所得的物料，加入低速混合机中混合25min，卸料、过筛、包装，即得。
实施例2
一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，由下述重量份的原料组成：聚磷酸铵45份、三聚氰胺氰尿酸盐20份、硼酸锌5份、氢氧化铝10份、氧化镁3.5份、氧化钙2份、季戊四醇21份、KH-172 0.5份。
制备方法：
1)按照上述重量份称取原料，将聚磷酸铵、三聚氰胺氰尿酸盐加入高速混合机中混合30min，升温至90℃，加入KH-172，高速混合20min，物料冷却后卸料、过筛；
2)按照上述重量份称取硼酸锌、氢氧化铝、氧化镁、氧化钙及季戊四醇，加入低速混合机中混合20min，卸料、过筛；
3)取步骤1)与步骤2)所得的物料，加入低速混合机中混合25min，卸料、过筛、包装，即得。
实施例3
一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，由下述重量份的原料组成：次磷酸铝25份、三聚氰胺氰尿酸盐20份、磷酸二氢铵5份、硼砂2份、氢氧化铝10份、氢氧化镁10份、氧化钙4份、季戊四醇25份、淀粉3份、KH-570 1份。
制备方法：
1)按照上述重量份称取原料，将次磷酸铝、三聚氰胺氰尿酸盐、磷酸二氢铵加入高速混合机中混合25min，升温至40℃，加入KH-570，高速混合50min，物料冷却后卸料、过筛；
2)按照上述重量份称取硼砂、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化钙、季戊四醇及淀粉，加入低速混合机中混合35min，卸料、过筛；
3)取步骤1)与步骤2)所得的物料，加入低速混合机中混合20min，卸料、过筛、包装，即得。
实施例4
一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，由下述重量份的原料组成：聚磷酸铵25份、硫酸铵25份、三聚氰胺5份、硼酸锌7份、氢氧化铝30份、氧化钙2.5份、双季戊四醇10份、KH-5500.5份。
制备方法：
1)按照上述重量份称取原料，将聚磷酸铵、硫酸铵、三聚氰胺加入高速混合机中混合25min，升温至80℃，加入KH-550，高速混合30min，物料冷却后卸料、过筛；
2)按照上述重量份称取氧化钙、氢氧化铝、硼酸锌及双季戊四醇，加入低速混合机中混合20min，卸料、过筛；
3)取步骤1)与步骤2)所得的物料，加入低速混合机中混合25min，卸料、过筛、包装，即得。
实验例
使用本发明上述实施例制得的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，应用于191不饱和聚酯树脂中，各组分配比如表1，其中对照品1为不添加阻燃剂的制品，对照品2使用市售某公司DMMP产品，样品1～4分别使用本申请实施例1～4制得的阻燃剂。各组分添加份数及阻燃性能(氧指数)测试如表1：
表1采光板制品阻燃性能测试
组分 对照品1 对照品2 样品1 样品2 样品3 样品4
树脂 100份 100份 100份 100份 100份 100份
玻纤 20份 20份 20份 20份 20份 20份
阻燃剂 0份 30份 30份 30份 30份 30份
固化剂 2份 2份 2份 2份 2份 2份
促进剂 2份 2份 2份 2份 2份 2份
制品厚度 1.5mm 1.5mm 1.5mm 1.5mm 1.5mm 1.5mm
氧指数 19.3％ 28.6％ 32.4％ 32.7％ 33.1％ 32.3％
从表1可以看出，在相同添加量下，使用本申请实施例1-4所得阻燃剂制备的制品氧指数值均大于32％，明显优于对照品，且符合GB50222建筑内部装修设计防火规范中B1级氧指数的指标。
前述对本申请的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。

Claims (9)

1.一种不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：磷氮阻燃剂20～100份、含硼阻燃剂1～10份、金属氢氧化物5～40份、金属氧化物1～5份、成炭剂5～40份、改性剂0.1～2份。
2.根据权利要求1所述的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，其特征在于，所述的磷氮阻燃剂为聚磷酸铵、密胺磷酸盐、密胺焦磷酸盐、次磷酸铝、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸三铵、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、尿素、硫酸铵、氯化铵中的一种或两种及以上组合。
3.根据权利要求1所述的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，其特征在于，所述的含硼阻燃剂为硼酸、硼砂、硼酸锌、偏硼酸钡、五硼酸铵中的一种或两种及以上组合。
4.根据权利要求1所述的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，其特征在于，所述的金属氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种组合。
5.根据权利要求1所述的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，其特征在于，所述的金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化钙中的一种或两种及以上组合。
6.根据权利要求1所述的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，其特征在于，所述的成炭剂为淀粉、山梨醇、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、乙二醇、丙三醇、聚对苯二甲酰乙二胺、聚2-乙二胺基-4-苯氧基-1,3,5-三嗪的一种或两种及以上组合。
7.根据权利要求1所述的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂，其特征在于，所述的改性剂为硬脂酸、钛酸酯、硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570、KH-171、KH-172、KH-792、DL602中的一种或两种组合。
8.权利要求1-7任一项所述的不饱和聚酯树脂无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)将磷氮阻燃剂加入高速混合机中混合10～60min，升温至40～120℃，加入改性剂，高速混合5～60min，物料冷却后卸料、过筛；
2)将金属氢氧化物、金属氧化物、含硼阻燃剂及成炭剂加入低速混合机中混合10～60min，卸料、过筛；
3)取步骤1)与步骤2)所得的物料，加入低速混合机中混合20～60min，卸料、过筛、包装，即得。
9.权利要求1-7任一项所述的阻燃剂在不饱和聚酯树脂产品中的应用。
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