CN108623848A - 一种无卤阻燃剂及其在热塑性动态硫化橡胶中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无卤阻燃剂及其在热塑性动态硫化橡胶中的应用，所述的无卤阻燃剂由膨胀型阻燃剂A和阻燃协效剂B组成；所述的膨胀型阻燃剂A由酸源、气源、炭源组成，所述的阻燃协效剂B为：纳米蒙脱土、有机蒙脱土、膨胀石墨、氧化镧中的一种或几种组合物。本发明还公开了所述无卤阻燃剂在热塑性动态硫化橡胶中的应用。本发明提供的无卤阻燃剂具有优异的耐水性能，不迁移、不析出，耐水性能优异，在热塑性动态硫化橡胶(TPV)中添加35％～40％时可以通过UL94 V‑0级，力学性能优异。

Description

一种无卤阻燃剂及其在热塑性动态硫化橡胶中的应用
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃剂，在热塑性动态硫化橡胶中发挥阻燃作用，属于阻燃剂技术领域。
背景技术
热塑性动态硫化橡胶(Thermoplastic Vulcanizate，TPV)主要由两部分组成，一种是塑料(作为连续相)，一种是橡胶(作为分散相)，通常还需添加一些软化油、增塑剂、硫化剂、促进剂和其它一些辅助助剂。这种特殊组成决定了TPV材料既具有塑料的加工性能(如挤出成型、注射成型、压延成型、吹塑成型等)，又具有橡胶的特性(如高弹性、压缩永久变形性等)，广泛应用于建筑、汽车、家用电器、电线电缆等行业，用量逐年增大。但TPV属于易燃材料，其氧指数只有17.5％，所以在应用中要对其进行阻燃改性。
目前，国内对TPV阻燃性能的研究很少，授权专利CN 101597409B中采用膨胀型阻燃剂和协效剂，与TPV一起经过挤出工艺加工而成，可以通过V-0级。但所用的季戊四醇、三聚氰胺和聚磷酸铵等，吸水性较大，造成所制备的材料耐水性较差。
发明内容
本发明旨在提供一种热塑性动态硫化橡胶(TPV)用无卤阻燃剂，不迁移、不析出，耐水性能优异，在TPV中添加35％～40％时可通过UL94V-0级，力学性能优异。
本发明的技术方案如下：
一种无卤阻燃剂，由膨胀型阻燃剂A和阻燃协效剂B组成；
所述的膨胀型阻燃剂A由酸源、气源、炭源组成，三者的重量比为1：(0.5～3)：(0.3～2)。
优选的，所述酸源、气源、炭源三者的重量比1：(0.8～1.2)：(0.5～1.0)。
所述的酸源为：包覆无机次磷酸铝、有机次磷酸铝、包覆红磷、一水合磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、聚磷酸哌嗪中的一种或几种组合物。
所述的气源为：三聚氰胺氰尿酸盐、双氰胺及其组合物。
所述的炭源为三嗪类大分子成炭剂：CFA、TCA。
所述的阻燃协效剂B为：纳米蒙脱土、有机蒙脱土、膨胀石墨、氧化镧中的一种或几种组合物。
所述的阻燃协效剂B所占比例为0.5wt％～9.5wt％。
优选的，所述的阻燃协效剂B所占比例为2.0wt％～5.0wt％。
本发明的另一个目的是提供所述无卤阻燃剂在热塑性动态硫化橡胶中的应用，所述无卤阻燃剂在热塑性动态硫化橡胶中的比例为35％～40％。
有益效果：
本发明提供的无卤阻燃剂具有优异的耐水性能，在热塑性动态硫化橡胶(TPV)中添加35％～40％时可以通过UL94V-0级，力学性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作出进一步阐述。实施例仅用于说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1
膨胀型阻燃剂A由酸源(包覆次磷酸铝)、气源(三聚氰胺氰尿酸盐)、炭源CFA组成，重量比为1:0.5:0.3。阻燃协效剂B为有机蒙脱土，在无卤阻燃剂中所占比例为0.5wt％。将无卤阻燃剂按35％的添加量加入到TPV材料中，经挤出造粒、注塑制样后，分别进行恒温恒湿处理和70℃/168h处理，检测相关性能。
实施例2
膨胀型阻燃剂A由酸源(二乙基次磷酸铝、包覆红磷、一水合磷酸哌嗪)、气源(双氰胺)、炭源TCA组成，重量比为1:1:1。阻燃协效剂B为纳米蒙脱土和膨胀石墨组合物，在无卤阻燃剂中所占比例为5wt％。将无卤阻燃剂按37％的添加量加入到TPV材料中，经挤出造粒、注塑制样后，分别进行恒温恒湿处理和70℃/168h处理，检测相关性能。
实施例3
膨胀型阻燃剂A由酸源(包覆次磷酸铝与焦磷酸哌嗪)、气源(三聚氰胺氰尿酸盐与双氰胺)、炭源CFA组成，重量比为1:3:1。阻燃协效剂B为有机蒙脱土和氧化镧组合物，在无卤阻燃剂中所占比例为3wt％。将无卤阻燃剂按39％的添加量加入到TPV材料中，经挤出造粒、注塑制样后，分别进行恒温恒湿处理和70℃/168h处理，检测相关性能。
实施例4
膨胀型阻燃剂A由酸源(包覆红磷与聚磷酸哌嗪)、气源(三聚氰胺氰尿酸盐与双氰胺)、炭源TCA组成，重量比为1:3:2。阻燃协效剂B为有机蒙脱土、膨胀石墨和氧化镧组合物，在无卤阻燃剂中所占比例为9.5wt％。将无卤阻燃剂按40％的添加量加入到TPV材料中，经挤出造粒、注塑制样后，分别进行恒温恒湿处理和70℃/168h处理，检测相关性能。
对比例
将授权专利CN 101597409 B中的实施例2无卤阻燃剂按40％的添加量加入到TPV材料中，经挤出造粒、注塑制样后，进行70℃/168h处理，检测阻燃性能。
对比例与实施例的TPV改性料样条经70℃/168h处理后，阻燃性能如表1所示：
表1
对比例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
UL94 无法通过 V-0 V-0 V-0 V-0
从表1可以看出，对比例的TPV改性料经70℃/168h处理后，样条持续燃烧，无法通过垂直燃烧测试。而本发明实施例的TPV改性料经70℃/168h处理后，样条依然可以通过V-0级。这说明，对比例阻燃剂经过70℃/168h处理后，由于阻燃剂耐水性差，部分迁移至水中，造成TPV改性料中阻燃剂含量降低，阻燃效果下降。而实施例阻燃剂的耐水性能优异，经70℃/168h处理后，阻燃性能不受影响。
实施例的TPV改性料样条恒温恒湿处理后，综合性能情况如表2所示：
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
UL94 V-0 V-0 V-0 V-0
密度，g/cm3 1.142 1.145 1.147 1.148
硬度，A 89.7 89.9 90.2 90.5
拉伸强度，MPa 6.39 6.28 6.15 6.02
100％应变 4.18 4.15 4.10 4.02
伸长率，％ 515 502 498 488
撕裂强度，kN/m 41.6 41.4 41.0 40.2

Claims (10)

1.一种无卤阻燃剂，其特征在于，由膨胀型阻燃剂A和阻燃协效剂B组成；所述的膨胀型阻燃剂A由酸源、气源、炭源组成，三者的重量比为1:(0.5～3):(0.3～2)；所述的阻燃协效剂B所占比例为0.5wt％～9.5wt％。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述的酸源为：包覆无机次磷酸铝、有机次磷酸铝、包覆红磷、一水合磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、聚磷酸哌嗪中的一种或几种组合物。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述的气源为：三聚氰胺氰尿酸盐、双氰胺及其组合物。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述的炭源为三嗪类大分子成炭剂：CFA、TCA。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述的阻燃协效剂B为：纳米蒙脱土、有机蒙脱土、膨胀石墨、氧化镧中的一种或几种组合物。
6.根据权利要求1-5任一项所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述酸源、气源、炭源三者的重量比1:(0.8～1.2):(0.5～1.0)。
7.根据权利要求1-5任一项所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述的阻燃协效剂B所占比例为2.0wt％～5.0wt％。
8.根据权利要求6所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述的阻燃协效剂B所占比例为2.0wt％～5.0wt％。
9.权利要求1-8任一项所述的无卤阻燃剂在热塑性动态硫化橡胶中的应用。
10.根据权利要求9所述的无卤阻燃剂在热塑性动态硫化橡胶中的应用，其特征在于，所述无卤阻燃剂在热塑性动态硫化橡胶中的添加比例为35％～40％。
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