本發明涉及阻燃劑
技術領域：
，具體涉及一種阻燃劑及其制備方法和應用。
背景技術：
：尼龍，即是聚酰胺，是一種主鏈上含有酰胺基團（-NHCO-）的高分子化合物，屬于五大工程塑料之一，在生活與工業領域的用途十分廣泛。其中可分為PA6，PA66，PA46，PA610，PA1010等等。PA6具有良好的綜合性能，但其分子結構中含有親水的酰胺基團，故其吸水、吸潮性大。PA6的氧指數約22.7%，具有一定的自熄能力，但仍屬可燃物，尤其在電子電器領域，其在漏電、斷路、電弧、電火花的情況下，引起火災的危險性依然存在。玻璃纖維材料以及成核劑的加入改變了PA6的機械性能以及尺寸穩定性。碳纖維以及金屬纖維的加入不僅改變了PA6的機械性能和尺寸穩定性，還改善了其導電導熱的性能，在電子電器行業廣泛使用。但纖維材料的加入使得PA材料的“燈芯效應”更加不易熄滅，因此，眾多科研人員對提高尼龍的阻燃性能做出了廣泛的研究。溴銻類阻燃劑其阻燃性能良好，但其燃燒產生大量對人體有害的煙霧與有毒物質，對人體產生二次傷害較大，并且其廢棄物對環境影響較大。因此，人們對無鹵高效的又應用廣泛的無鹵環保阻燃材料呼聲越來越高。濟南泰星公司發明了一種由磷酸鋁、三聚氰胺氰尿酸鹽、聚磷酸銨以及成碳劑制作的產品（專利號：201210066296.8），但其阻燃效果僅能滿足3.2mm阻燃要求。技術實現要素：針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種阻燃劑及其制備方法和應用，該阻燃劑具有良好的阻燃性能、抗水性以及加工性；可用于纖維增強的PA6材料以及PBT材料，還可用于非增強的PA6材料中，滿足市場上所提出的非增強PA6材料無鹵阻燃材料無燃燒滴落物的特點。為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。（一）一種阻燃劑，其特征在于，包括以下重量份的原料成分：次磷酸鋁0.1-50份，抗酸劑1-25份，協效劑1-50份，穩定劑1-20份，抗氧劑0.2-1份，潤滑劑0.2-1份。作為優選地，所述次磷酸鋁0-18份，抗酸劑0-2份，協效劑0-3份，穩定劑0-1份，抗氧劑0.2份，潤滑劑0.2份。作為優選地，所述抗酸劑包括氧化鎂、硼酸鋅、海泡石、碳酸鎂、沸石中的至少一個。進一步優選地，所述抗酸劑為氧化鎂。作為優選地，所述協效劑包括三聚氰胺氰尿酸、雙季戊四醇、季戊四醇磷酸酯中的至少一個。進一步優選地，所述協效劑為三聚氰胺氰尿酸和季戊四醇磷酸酯。作為優選地，所述穩定劑包括二氧化鈦、高嶺土、水菱鎂礦中的至少一個。進一步優選地，所述穩定劑為二氧化鈦。作為優選地，所述抗氧劑包括抗氧劑1010和抗氧劑168中的至少一個。作為優選地，所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸脂。（二）上述阻燃劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，向高速混合機中加入抗酸劑、協效劑和穩定劑，升溫至50℃，混合攪拌，再加入硅烷偶聯劑，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑、潤滑劑，混合攪拌5分鐘，得預混物；步驟2，將所述預混物加入低速混合機中，降溫至常溫，加入次磷酸鋁，混合攪拌15分鐘，即得。作為優選地，步驟2中，所述次磷酸鋁按照以下步驟制備：取次磷酸鈉溶于去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將硫酸鋁溶于去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。本發明的阻燃劑為白色粉末，不溶于水，熱失重5%的溫度為280℃，粒徑為0.003-0.1mm，且其中的Pb含量≦100ppm，Cd含量≦5ppm，Hg含量≦2ppm，Cr含量≦2ppm，PBBs含量≦2ppm，PBDEs含量≦2ppm，三氧化二砷含量≦2ppm。（三）上述阻燃劑在纖維增強的工程塑料中的應用。優選地，所述工程塑料為PA6材料或PBT材料。優選地，所述纖維為玻璃纖維、碳纖維。優選地，所述纖維為碳纖維和金屬纖維的復合纖維。（四）上述阻燃劑在非增強的工程塑料中的應用。優選地，所述工程塑料為PA6材料。與現有技術相比，本發明的有益效果為：本發明的阻燃劑具有良好的阻燃性和抗水性，且其制備方法簡單；將其應用于非增強的PA6材料中，可滿足市場上所提出的非增強PA6材料無鹵阻燃材料無燃燒滴落物的特點；本發明的阻燃劑為在PA6材料中和PBT材料中能完全替代溴銻阻燃體系類的阻燃劑，在添加量較小時能在保證對材料力學影響極小的情況下實現1.6mmUL-94V-0的阻燃等級。具體實施方式下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域的技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例1向高速混合機中加入氧化鎂2份、籠狀季戊四醇磷酸酯3份、二氧化鈦1份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑KH570，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.2份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁18份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例2向高速混合機中加入氧化鎂2份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)4份、雙季戊四醇2份、高嶺土2份、水菱鎂礦1份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑KH570，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.2份、抗氧劑1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.2份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁12份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例3向高速混合機中加入氧化鎂4份、沸石1份、碳酸鎂3份、籠狀季戊四醇磷酸酯1.5份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)3份、二氧化鈦2份、高嶺土1份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑KH570，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.1份、抗氧劑1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.3份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁15份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例4向高速混合機中加入硼酸鋅1份、碳酸鎂5份、沸石5份、海泡石2份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)15份、籠狀季戊四醇磷酸酯5份、雙季戊四醇5份、二氧化鈦1份、高嶺土5份、水菱鎂礦4份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑KH570，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.6份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.6份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁15份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例5向高速混合機中加入氧化鎂4份、硼酸鋅4份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)6份、籠狀季戊四醇磷酸酯12份、二氧化鈦3份、高嶺土2份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑KH550，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.2份、抗氧劑1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.3份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁13份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例6向高速混合機中加入硼酸鋅1份、氧化鎂10份、沸石5份、海泡石5份、硼酸鋅4份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)15份、籠狀季戊四醇磷酸酯15份、雙季戊四醇20份、二氧化鈦10份、高嶺土5份、水菱鎂礦5份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑KH550，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.5份、抗氧劑1680.5份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)1份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁20份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例7向高速混合機中加入氧化鎂10份、硼酸鋅4份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)15份、籠狀季戊四醇磷酸酯15份、二氧化鈦10份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑KH550，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.6份、抗氧劑1680.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.5份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁15份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例8向高速混合機中加入氧化鎂1份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)1份、二氧化鈦10份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑A-151，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.2份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.2份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁10份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例9向高速混合機中加入氧化鎂5份、海泡石5份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)6份、籠狀季戊四醇磷酸酯4份、二氧化鈦5份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑A-151，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.2份、抗氧劑1680.3份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.3份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁12份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例10向高速混合機中加入氧化鎂10份、海泡石5份、沸石5份、三聚氰胺氰尿酸(MCA)12份、雙季戊四醇10份、籠狀季戊四醇磷酸酯10份、二氧化鈦10份、高嶺土5份，升溫至50℃，混合攪拌，在攪拌過程中再加入硅烷偶聯劑A-151，攪拌3分鐘，繼續加入抗氧劑10100.8份、季戊四醇硬脂酸脂(PETS)0.8份，混合攪拌5分鐘，得預混物；將預混物轉入低速混合機中，加水降溫至常溫，加入次磷酸鋁15份，混合攪拌15分鐘，即得阻燃劑。其中，次磷酸鋁的制備方法為：取100g次磷酸鈉溶于800g去離子水中，升溫至80℃并攪拌，得次磷酸鈉水溶液；然后將76g硫酸鋁溶于400g去離子水中至完全溶解，得硫酸鋁水溶液；最后將所述硫酸鋁水溶液加入所述次磷酸鈉水溶液中，攪拌并在80℃條件下反應2小時，冷卻，過濾，干燥，粉碎，即得。實施例11取實施例1制備得到的阻燃劑19份用于玻璃纖維增強PA6材料中，其中，玻璃纖維增強PA6材料中，玻璃纖維的質量百分比為30%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表1。表1實施例11的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92165彎曲強度（MPa）GB9341-2000215缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199610.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0實施例12取實施例1制備得到的阻燃劑17份用于玻璃纖維增強PBT材料中，其中，玻璃纖維增強PBT材料中，玻璃纖維的質量百分比為30%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表2。表2實施例12的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92160彎曲強度（MPa）GB9341-2000200缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-19969.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0實施例13取實施例1制備得到的阻燃劑22份用于碳纖維和金屬纖維復合增強的PBT材料中，其中，碳纖維和金屬纖維復合增強的PBT中，碳纖維的質量百分比為15%，金屬纖維的質量百分比為5%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表3。表3實施例13的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92185彎曲強度（MPa）GB9341-2000260缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199614.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0實施例14取實施例1制備得到的阻燃劑23份用于非增強的PA6材料中，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表4。表4實施例14的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-9250彎曲強度（MPa）GB9341-200075缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199615.8燃燒性能（3.2mm）UL-94V0無滴落物燃燒性能（1.6mm）UL-94V0無滴落物燃燒性能（1.0mm）UL-94V0無滴落物由表1-表4可知，本發明的阻燃劑在纖維增強PA6材料中和纖維增強的PBT材料中以及在非增強的PA6材料中均顯示良好的物理性能和阻燃性能，并且加工性能良好。加工過程中無斷條、發泡產生，完全可以作為一種PA6、PBT纖維增強材料的新型阻燃劑。實施例15取實施例2制備得到的阻燃劑22份用于玻璃纖維增強PA6材料中，其中，玻璃纖維增強PA6材料中，玻璃纖維的質量百分比為20%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表5。表5實施例15的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92150彎曲強度（MPa）GB9341-2000176缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199610.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0實施例16取實施例2制備得到的阻燃劑19份用于玻璃纖維增強PBT材料中，其中，玻璃纖維增強PBT材料中，玻璃纖維的質量百分比為30%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表6。表6實施例16的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92165彎曲強度（MPa）GB9341-2000195缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-19969.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0實施例17取實施例2制備得到的阻燃劑24份用于碳纖維和金屬纖維復合增強的PA6材料中，其中，碳纖維和金屬纖維復合增強的PA6中，碳纖維的質量百分比為20%，金屬纖維的質量百分比為5%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表7。表7實施例17的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92215彎曲強度（MPa）GB9341-2000270缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199617.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0由表5-表7可知，本發明的阻燃劑在纖維增強PA6材料中和纖維增強的PBT材料中均顯示良好的物理性能和阻燃性能，并且加工性能良好。加工過程中無斷條、發泡產生，完全可以作為一種PA6、PBT纖維增強材料的新型、高效、環保的阻燃劑。實施例18取實施例3制備得到的阻燃劑17份用于玻璃纖維增強PBT材料中，其中，玻璃纖維增強PBT材料中，玻璃纖維的質量百分比為20%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表8。表8實施例18的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92135彎曲強度（MPa）GB9341-2000163缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199610.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0實施例19取實施例3制備得到的阻燃劑20份用于碳纖維和金屬纖維復合增強的PA6材料中，其中，碳纖維和金屬纖維復合增強的PA6中，碳纖維的質量百分比為15%，金屬纖維的質量百分比為5%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表9。表9實施例19的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92217彎曲強度（MPa）GB9341-2000265缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199617.0燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0實施例20取實施例3制備得到的阻燃劑22份用于玻璃纖維增強PA6材料中，其中，玻璃纖維增強PA6材料中，玻璃纖維的質量百分比為30%，分別用雙螺桿制粒并分別注塑3.2mm和1.6mm樣條，進行阻燃檢測和機械性能檢測，記錄檢測結果，檢測結果見表10。表10實施例20的樣條的阻燃和機械性能檢測結果項目檢測方法檢測結果拉伸強度（MPa）GB1040-92175彎曲強度（MPa）GB9341-2000210缺口沖擊強度（KJ/㎡）GB1843-199612.6燃燒性能（3.2mm）UL-94V0燃燒性能（1.6mm）UL-94V0由表8-表10可知，本發明的阻燃劑在纖維增強PA6材料中和纖維增強的PBT材料中均顯示良好的物理性能和阻燃性能，并且加工性能良好。加工過程中無斷條、發泡產生，完全可以作為一種PA6、PBT纖維增強材料的新型、高效、環保的無鹵阻燃劑。雖然，本說明書中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。當前第1頁1 2 3