| 专利名称： | 一种硅锑复合阻燃剂及其制备方法和应用 | ||
| 专利名称(英文)： | A flame retardant composite silicon stibium and its preparation method and application | ||
| 专利号： | CN201510957221.2 | 申请时间： | 20151217 |
| 公开号： | CN105440689A | 公开时间： | 20160330 |
| 申请人： | 东莞市卡尔文塑胶科技有限公司 | ||
| 申请地址： | 523000 广东省东莞市常平镇上坑大道广汇大厦9楼13室 | ||
| 发明人： | 孔作万; 沈渭芳; 梁惠萍; 王安民 | ||
| 分类号： | C08L83/04; C08L63/00; C08L23/06; C08L77/00; C08L25/06; C08L23/12; C08K3/22; C08K5/03 | 主分类号： | C08L83/04 |
| 代理机构： | 北京品源专利代理有限公司 11332 | 代理人： | 巩克栋; 侯潇潇 |
| 摘要： | 本发明提供了一种硅锑复合阻燃剂及其制备方法和应用，本发明的硅锑复合阻燃剂由20-40％有机硅、5-15％硅酮母粒、5-15％三氧化二锑、10-15％四溴代二苯乙烷和15-60％载体材料制备得到，本发明通过将共混掺杂、挤出得到所述硅锑复合阻燃剂，使其高氧指数阻燃性达到V0级，如在酯类树脂基材中添加量为4％时，可使树脂材料的阻燃性达到V0级，添加量小分散性优，力学物理效果好，成本低，可以替代三氧化二锑作为阻燃剂，应用于微电子、电器、医疗、电线电缆、工矿、军工装备、消防、石油化工、火车汽车飞机等制品，具有优越的阻燃效果。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention provides a flame retardant composite silicon stibium and its preparation method and application, the present invention of the composite flame retardant silicon stibium 20-40% organosilicon, 5-15% silicone masterbatch, 5-15% antimony trioxide, 10-15% four bromos diphenylethane and 15-60% prepared carrier material, the invention, through the blending doped, extruding the composite flame retardant states the silicon stibium, so that its high oxygen index fire retardance reaches V0 stage, ester resin in the substrate if the addition amount of 4% at the time, the resin material can be the fire retardance reaches V0 level, adding small amount of excellent dispersibility, mechanical physical effect is good, low cost, can replace antimony trioxide as a flame retardant, applied to microelectronic, appliances, medical, electrical wire and cable, industrial, military equipment, fire-fighting, petrochemical industry, products such as the train cars and aircraft, has superior flame-retardant effect. | ||
1.一种硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述硅锑复合阻燃剂由重量百分 比如下的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述有机硅为 硅脂、硅乳液、硅橡胶、硫化硅橡胶或硅树脂中的任意一种或至少两种的组 合。
3.根据权利要求1或2所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述载体材 料为高密度乙烯、双酚A、单体聚酰胺、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯、聚丙烯、 ABS树脂或PBT树脂中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述高密度乙 烯的相对密度为0.941～0.960。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述 硅锑复合阻燃剂由重量百分比如下的原料制备得到：
6.根据权利要求1-5中任一项所述的硅锑复合阻燃剂的制备方法，其特征 在于，所述方法包括以下步骤： (1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，得到混合物料； (2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，搅拌混合， 而后利用挤出机中挤出造粒，得到所述硅锑复合阻燃剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述共混掺 杂时的搅拌速率为80-100r/min； 优选地，步骤(1)所述共混掺杂的混合时间为10-30min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述搅 拌混合的搅拌速率为100-200r/min； 优选地，步骤(2)所述混合时间为5-15min； 优选地，步骤(2)所述挤出机为双螺杆挤出机； 优选地，步骤(2)所述挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃； 优选地，步骤(2)所述挤出机的螺杆转速为200-350r/min。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包 括以下步骤： (1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为80-100r/min，共混掺杂10-30min，得到混合物料； (2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在100-200r/min 的搅拌速率下搅拌混合5-15min，而后利用挤出机中挤出造粒，所述挤出机螺 杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为200-350r/min，得到所述硅锑复合 阻燃剂。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的硅锑复合阻燃剂在树脂基材中的应 用； 优选地，所述树脂基材为聚乙烯、尼龙、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯、聚丙 烯、ABS树脂或PBT树脂中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述硅锑复合阻燃剂在树脂基材中的添加量为1-10％，优选 4％。
1.一种硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述硅锑复合阻燃剂由重量百分 比如下的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述有机硅为 硅脂、硅乳液、硅橡胶、硫化硅橡胶或硅树脂中的任意一种或至少两种的组 合。
3.根据权利要求1或2所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述载体材 料为高密度乙烯、双酚A、单体聚酰胺、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯、聚丙烯、 ABS树脂或PBT树脂中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述高密度乙 烯的相对密度为0.941～0.960。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的硅锑复合阻燃剂，其特征在于，所述 硅锑复合阻燃剂由重量百分比如下的原料制备得到：
6.根据权利要求1-5中任一项所述的硅锑复合阻燃剂的制备方法，其特征 在于，所述方法包括以下步骤： (1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，得到混合物料； (2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，搅拌混合， 而后利用挤出机中挤出造粒，得到所述硅锑复合阻燃剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述共混掺 杂时的搅拌速率为80-100r/min； 优选地，步骤(1)所述共混掺杂的混合时间为10-30min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述搅 拌混合的搅拌速率为100-200r/min； 优选地，步骤(2)所述混合时间为5-15min； 优选地，步骤(2)所述挤出机为双螺杆挤出机； 优选地，步骤(2)所述挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃； 优选地，步骤(2)所述挤出机的螺杆转速为200-350r/min。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包 括以下步骤： (1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为80-100r/min，共混掺杂10-30min，得到混合物料； (2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在100-200r/min 的搅拌速率下搅拌混合5-15min，而后利用挤出机中挤出造粒，所述挤出机螺 杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为200-350r/min，得到所述硅锑复合 阻燃剂。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的硅锑复合阻燃剂在树脂基材中的应 用； 优选地，所述树脂基材为聚乙烯、尼龙、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯、聚丙 烯、ABS树脂或PBT树脂中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述硅锑复合阻燃剂在树脂基材中的添加量为1-10％，优选 4％。
翻译：技术领域
本发明属于阻燃剂制备领域，涉及一种硅锑复合阻燃剂及其制备方法和应 用。
背景技术
目前，随着建筑用塑料材料和普通民用塑料的大量应用，其塑料材料在阻 燃性能上的要求也越来越高，为了适应国民经济的发展需要，越来越多的塑料 都要求达到一定的阻燃级别。由于塑料要求的添加剂除液态或高温能熔化之 外，所要求的添加剂物料的粒度很细，以得到较好的产品性能。而作为阻燃材 料中最常用的阻燃协效剂——三氧化二锑的细度一般粒径在1.0μm左右，所 以当把非常细小的三氧化二锑粉体加入到树脂基体材料中进行混合、造粒的过 程中，就会产生了大量的粉尘污染和噪音，劳动环境较为恶劣，加之三氧化二 锑为重金属氧化物，会对人体健康造成威害。
CN105111569A公开了及一种三氧化二锑阻燃母粒的制备方法，在该发明 中：将96％～98％(重量百分比，下同)的三氧化二锑粉体，2％～4％的载体树 脂，在高速搅拌机高速搅拌至70℃～110℃，当搅拌至无粉尘时，将混合后的物 料加入到螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出，再切粒制备得到三氧化二锑阻燃母 粒，在该阻燃母粒中三氧化二锑含量较高，制备过程中粉尘危害较大，并且成 本高，不适合于工业化生产的应用。
因此，在本领域中找到一种成本低廉并具有很好阻燃性能的锑阻燃剂是亟 需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硅锑复合阻燃剂机器制 备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种硅锑复合阻燃剂，所述硅锑复合阻燃剂由重量百 分比如下的原料制备得到：
在本发明的硅锑复合阻燃剂的原料中，有机硅的用量为20-40％，例如 21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、32％、34％、 36％、38％、39％或40％。
在本发明的硅锑复合阻燃剂的原料中，硅酮母粒的用量为5-15％，例如 6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或14.5％。
在本发明的硅锑复合阻燃剂的原料中，三氧化二锑的用量为5-15％，例如 6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或14.5％。
在本发明的硅锑复合阻燃剂的原料中，四溴代二苯乙烷的用量为 10-15％，例如10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、 14.5％或15％。
在本发明的硅锑复合阻燃剂的原料中，载体材料的用量为15-60％，例如 15.5％、16％、17％、18％、20％、23％、25％、28％、30％、33％、36％、 38％、40％、43％、45％、48％、50％、52％、55％、58％或59％。
在本发明所述的硅锑复合阻燃剂中，所述有机硅为硅脂、硅乳液、硅橡 胶、硫化硅橡胶或硅树脂中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明所述的硅锑复合阻燃剂中，所述载体材料为高密度乙烯、双酚 A、单体聚酰胺、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯、聚丙烯、ABS树脂(丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物)或PBT树脂(聚对苯二甲酸丁二醇酯)中的任意一种或至少 两种的组合。所述单体聚酰胺即为尼龙。
优选地，所述高密度乙烯的相对密度为0.941～0.960。
优选地，所述硅锑复合阻燃剂由重量百分比如下的原料制备得到：
另一方面，本发明提供了所述硅锑复合阻燃剂的制备方法，所述方法包括 以下步骤：
(1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，得到混合物料；
(2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，搅拌混合， 而后利用挤出机中挤出造粒，得到所述硅锑复合阻燃剂。
在本发明所述方法中，步骤(1)所述共混掺杂时的搅拌速率为 80-100r/min，例如8r/min、83r/min、85r/min、88r/min、90r/min、92r/min、 94r/min、96r/min、98r/min或99r/min。
优选地，步骤(1)所述共混掺杂的混合时间为10-30min，例如11min、12 min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min、21 min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min或29min。
在本发明所述制备方法中，步骤(2)所述搅拌混合的搅拌速率为 100-200r/min，例如110r/min、120r/min、130r/min、140r/min、150r/min、 160r/min、170r/min、180r/min、190r/min或200r/min。
优选地，步骤(2)所述混合时间为5-15min，例如6min、7min、8min、 9min、10min、11min、12min、13min、14min或15min。
优选地，步骤(2)所述挤出机为双螺杆挤出机。
优选地，步骤(2)所述挤出机螺杆区域的预热温度为200-300℃，例如 210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或 295℃。
优选地，步骤(2)所述挤出机的螺杆转速为200-350r/min，例如210r/min、 220r/min、230r/min、250r/min、270r/min、290r/min、300r/min、320r/min、 330r/min或340r/min。
作为本发明的优选技术方案，本发明所述硅锑复合阻燃剂的制备方法包括 以下步骤：
(1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为80-100r/min，共混掺杂10-30min，得到混合物料；
(2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在100-200r/min 的搅拌速率下搅拌混合5-15min，而后利用挤出机中挤出造粒，所述挤出机螺 杆区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为200-350r/min，得到所述硅锑复合 阻燃剂。
另一方面，本发明提供了所述硅锑复合阻燃剂在树脂基材中的应用。
优选地，所述树脂基材为聚乙烯、尼龙、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯、聚丙 烯、ABS树脂或PBT树脂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述硅锑复合阻燃剂在树脂基材中的添加量为1-10％，例如 1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％，优选4％。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的硅锑复合阻燃剂由20-40％有机硅、5-15％硅酮母粒、5-15％三氧 化二锑、10-15％四溴代二苯乙烷和15-60％载体材料制备得到，本发明通过将 共混掺杂、挤出得到所述硅锑复合阻燃剂，使其高氧指数阻燃性达到V0级， 在树脂基材中添加量为4％时，可使树脂材料的阻燃性达到V0级，添加量小分 散性优，力学物理效果好，成本低，可以替代三氧化二锑作为阻燃剂，应用于 微电子、电器、医疗、纺织、印刷、工矿、军工装备、消防、火工、石油化 工、火车汽车飞机、包装、运输等领域，具有优越的阻燃效果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员 应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限 制。
实施例1
在本实施例中，硅锑复合阻燃剂由以下原料制备得到：
制备方法如下：
(1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为100r/min，共混掺杂10min，得到混合物料；
(2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在150r/min 的搅拌速率下搅拌混合10min，而后利用挤出机中挤出造粒，所述挤出机螺杆 区域的预热温度为200℃，螺杆转速为300r/min，得到所述硅锑复合阻燃剂。
实施例2
在本实施例中，硅锑复合阻燃剂由以下原料制备得到：
制备方法如下：
(1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为80r/min，共混掺杂30min，得到混合物料；
(2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在100r/min 的搅拌速率下搅拌混合15min，而后利用挤出机中挤出造粒，所述挤出机螺杆 区域的预热温度为300℃，螺杆转速为200r/min，得到所述硅锑复合阻燃剂。
实施例3
在本实施例中，硅锑复合阻燃剂由以下原料制备得到：
制备方法如下：
(1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为90r/min，共混掺杂20min，得到混合物料；
(2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在180r/min 的搅拌速率下搅拌混合5min，而后利用挤出机中挤出造粒，所述挤出机螺杆区 域的预热温度为300℃，螺杆转速为350r/min，得到所述硅锑复合阻燃剂。
实施例4
在本实施例中，硅锑复合阻燃剂由以下原料制备得到：
制备方法如下：
(1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为100r/min，共混掺杂15min，得到混合物料；
(2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在200r/min 的搅拌速率下搅拌混合15min，而后利用挤出机中挤出造粒，所述挤出机螺杆 区域的预热温度为200-300℃，螺杆转速为200-350r/min，得到所述硅锑复合阻 燃剂。
实施例5
在本实施例中，硅锑复合阻燃剂由以下原料制备得到：
制备方法如下：
(1)将硅酮母粒、载体材料和四溴代二苯乙烷加入混料机中进行共混掺 杂，搅拌速率为80r/min，共混掺杂30min，得到混合物料；
(2)向步骤(1)所得混合物料中加入有机硅和三氧化二锑，在150r/min 的搅拌速率下搅拌混合15min，而后利用挤出机中挤出造粒，得到所述阻燃导 静电耗散型母粒。，所述挤出机螺杆区域的预热温度为250℃，螺杆转速为 200r/min，得到所述硅锑复合阻燃剂。
对比例1
在该对比例中，由以下原料制备阻燃剂：
制备方法和条件与实施例1相同。
对比例2
在该对比例中，由以下原料制备阻燃剂：
制备方法和条件与实施例1相同。
对比例3
在该对比例中，由以下原料制备阻燃剂：
制备方法和条件与实施例1相同。
对比例4
在该对比例中，由以下原料制备阻燃剂：
制备方法和条件与实施例1相同。
对比例5
在该对比例中，由以下原料制备阻燃剂：
制备方法和条件与实施例1相同。
对比例6
在该对比例中，由以下原料制备阻燃剂：
制备方法和条件与实施例1相同。
将实施例1-5以及对比例1-6的阻燃剂以4％的添加量添加至聚氯乙烯材料 中，利用UL94可燃性试验来测试材料的阻燃性能，结果如表1所示。
表1
实施例1 实施例2 实施例4 实施例4 实施例5 阻燃性 V0级 V1级 V0级 V0级 V1级 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 阻燃性 V2级 V2级 V2级 V2级 V2级 V2级
由表1可以看出，本发明的硅锑复合阻燃剂添加至氯乙烯材料中时阻燃性 能最好可以达到V0级，而当在制备阻燃剂时，仅添加三氧化二锑或四溴代二 苯乙烷时，例如对比例1或2，其均不能使聚氯乙烯材料的阻燃性能有显著提 高，而本发明实施例1中同时添加三氧化二锑和四溴代二苯乙烷，则可以使得 阻燃性能达到V0级，因此说明在本发明中三氧化二锑和四溴代二苯乙烷具有 协同作用，此外，当三氧化二锑或四溴代二苯乙烷的用量过多或过少时(例如 对比例3-6)，均不能提高氯乙烯材料的阻燃性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明 并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实 施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品 各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保 护范围和公开范围之内。
