(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210887975.5 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 青岛塑科高分子科技有限公司 地址 266000 山东省青岛市黄岛区临港街 道水城路137 7号 (72)发明人 杜运海　王暖　唐林生　 (74)专利代理 机构 青岛中天汇智知识产权代理 有限公司 37241 专利代理师 许莉 (51)Int.Cl. C08K 5/3462(2006.01) C08K 5/3492(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 5/544(2006.01) (54)发明名称 一种焦磷酸哌嗪基膨胀型阻燃剂及其制备 方法 (57)摘要 本专利发明了一种焦磷酸哌嗪(PPAP)基膨 胀型阻燃剂(IFR)及其制 备方法。 该IFR由PPAP、 三聚氰胺及其衍生物、 超支化哌嗪基三嗪成炭 剂、 ZnO和抗滴落剂复合并经KH550高温改性而 成。 其组成和各组分的质量分数如下： PPAP  59‑ 67％， 三聚氰胺及其衍生物24 ‑35％， 超支化哌嗪 基三嗪成炭剂2.5 ‑4.0％， ZnO  2.5‑3.5％， 偶联 剂2‑3％， 抗滴落剂0.5 ‑1.5％。 该IF R对聚丙烯和 聚乙烯等聚烯烃具有良好的阻燃作用。 权利要求书1页 说明书4页 CN 115073814 A 2022.09.20 CN 115073814 A 1.一种焦磷酸哌嗪基膨胀型阻燃剂， 其特征在于它由焦磷酸哌嗪、 三聚氰胺及其衍生 物、 超支化哌 嗪基三嗪成炭剂、 ZnO、 偶联剂和抗滴落剂复合而成， 其组成和各 组分的质量分 数如下： 焦磷酸哌 嗪59‑67％， 三聚氰胺及其衍生物24 ‑35％， 超支化哌嗪基三嗪成炭剂2.5 ‑ 4.0％， ZnO  2.5‑3.5％， 偶联剂2 ‑3％， 抗滴落剂0.5‑1.5％。 2.根据权利要求1所述的焦磷酸哌嗪基膨胀 型阻燃剂， 其特征在于， 所述的三 聚氰胺及 其衍生物为三聚氰胺、 三聚氰胺氰尿酸盐和聚磷酸 三聚氰胺。 3.根据权利要求1所述的焦磷酸哌嗪基膨胀 型阻燃剂， 其特征在于， 所述的偶联剂为硅 烷偶联剂。 4.根据权利要求1所述的焦磷酸哌嗪基膨胀型阻燃剂， 其特征在于， 其制备方法是： 将 焦磷酸哌 嗪、 三聚氰胺及其衍生物、 超支 化哌嗪基三嗪成炭剂、 ZnO、 偶联剂和抗滴落剂加入 高混机中于90 ‑130℃高速混合10 ‑60min， 待冷却后得产品。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115073814 A 2一种焦磷酸哌嗪基 膨胀型阻燃剂及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种焦磷酸哌嗪基膨胀型阻燃剂及其制备方法， 具体地说是由焦磷酸 哌嗪、 三聚氰胺及其衍生物、 超支 化哌嗪基三嗪成炭剂、 氧化锌和抗滴落剂复合并经高温改 性而成的膨胀型阻燃剂， 属高分子材 料助剂领域。 背景技术 [0002]膨胀型阻燃剂(IFR)由于阻燃抑烟效果较好、 燃烧时产生的烟量、 有毒及腐蚀性气 体较少和抗熔滴等特点而被认 为是一种具有发展潜力的环境友好阻燃剂(梁基照,冯 金清. 膨胀型阻燃剂的研究现状.塑料科技,2011,39(8):94 ‑1000)， 但目前使用的主要是聚磷酸 铵(APP)基IFR， 它具有与材料的相容性差、 对材料的机械性能影响大、 易迁移析出、 耐水性 和阻燃耐久性较差等缺点(潘利文,李 孔哲,肖阳,等.膨胀型阻燃剂的研究进展.材料导报, 2016,30(5):27 ‑32)。 因此， 开发高性能的IFR一直是阻燃领域研究的热点。 焦磷酸哌嗪 (PPAP)是近些年日本开发出的一类新型的磷氮阻燃剂， 兼有酸源、 碳源和气源的作用， 因 此， 可直接作为IFR使用。 尽管如此， 但PPAP含氮 量偏低， 以致发泡能力不 足。 因此， PPAP和三 聚氰胺及其衍生物等 发泡剂复合使用效果更好， 如三聚氰胺(刘川,许苗军.焦 磷酸哌嗪/三 聚氰胺阻燃环氧树脂的应用研究.塑料科技,2017,45(4):113 ‑116)、 聚磷酸三聚氰胺(MPP) (Hu Z,Zhong Z Q,Gong X D.Flame retardancy,thermal  properties,and  combustion   behaviors  of intumescent  flame‑retardant  polypropylene  containing(poly) piperazine  pyrophosphate  and melamine  polyphosphate.Polymers  for Advanced   Technologies,2 020,31(11):2701 ‑2710； 苏淑倩,周福龙,杜玉莹,等.焦磷 酸哌嗪/MPP对PP 阻燃作用和力学性能影响.现代塑料加工应用,2021,33(03):1 ‑4； )和三聚氰胺氰尿酸盐 (MCA)(仇艳艳,孙明媚,杜玉莹,等.焦磷酸哌嗪/MCA对聚丙烯的阻燃作用.现代塑料加工应 用,2020,32(3):5 ‑7)和PPAP均具有良好的协效作用。 已有的研究和应用结果表明， 和APP基 IFR相比， PPAP基IFR具有热稳定及阻燃效果更好， 适用范围广等优点， 因此， 它是具有发展 潜力的IFR。 但其阻燃效果还有待进一步提高， 如对聚丙烯(3.2mm板)， 要达到V ‑0级， 其添加 量仍高达20％左右。 具有良好的成炭性是IFR产生良好阻燃作用的关键。 PPAP的成炭作用主 要来源于其分子中的哌嗪结构单元， 但苏淑倩等的研究结果表 明， PPAP及其与MPP或MCA的 复合物成炭性均不是十 分理想， 燃烧残余率较低(苏淑倩,周福龙,杜玉莹,等.焦磷酸哌 嗪/ MPP对PP阻燃作用和 力学性能影 响.现代塑料加工应用,2021,33(03):1 ‑4； 仇艳艳,孙明媚, 杜玉莹,等.焦磷酸 哌嗪/MCA对聚丙烯的阻燃作用.现代塑料加工应用,2020,32(3):5 ‑7)。 因此， 复配适量的成炭剂将能有效提高PPAP基IFR的阻燃效果。 另外， 许多研究结果表明， 各 种无机纳米材料和金属氧化物等与IFR具有良好的协效作用。 如孙杰等研究了ZnO和自制 IFR对PP/EVA的协效阻燃作用， 结果表明， 当IFR和ZnO的总添加量为30％时(28.4％IFR/ 1.6％ZnO)， 复合材料的LOI值为24.7％， 阻燃等级达UL ‑94V‑0级， 而单独使用IFR的L OI值为 22.1％， 阻燃等级仅为UL ‑94V‑1级(孙杰,焦传梅.氧化锌与膨胀型阻燃剂对聚丙烯的协 效 阻燃.青岛科技大学学报(自然科学版),2012,33(02): 172‑176)。 但关于PPAP基IFR与 无机说　明　书 1/4 页 3 CN 115073814 A 3