铁氧化物在消除红磷阻燃尼龙中刺激性气味中的应用

摘要

本发明公开了铁氧化物在消除红磷阻燃尼龙中刺激性气味中的应用，所述铁氧化物为四氧化三铁和三氧化二铁混合的活性铁氧化物，以尼龙为100质量份，红磷添加量为10质量份，铁氧化物添加量为1—5质量份，通过熔融共混使尼龙、红磷阻燃剂、除味剂三者混合均匀时，可采用双螺杆挤出造粒或密炼机密炼的方式，在尼龙材料通常使用的共混温度进行共混。本发明的技术方案在不损失红磷阻燃剂对尼龙材料的阻燃效果及其力学性能的前提下，通过添加铁氧化物作为除味剂，在红磷阻燃尼龙材料热成型加工过程中阻止磷化氢向环境空间的释放，进而消除由其造成的刺激性异味，满足健康环保的要求。

说明书

技术领域

本发明属于材料加工领域，更加具体地说，涉及一种可减弱乃至消除红磷阻燃尼龙 材料(如尼龙6)等在高温加工时产生刺激性异味的铁氧化物的使用方法。

背景技术

尼龙类材料因具有良好的电性能、力学性能、耐热性、韧性、耐磨性、耐油性、自 润滑性、耐化学药品性等优良性能，广泛的应用于各个领域。未经改性的尼龙其阻燃性 能较差，其垂直燃烧只能达到UL94V-2级，氧指数为24左右，并且在燃烧过程中产生 滴落，属于易燃材料，在使用过程中极易引发火灾。尤其是在电子产品领域，因尼龙而 引发的火灾不计其数，造成损失较大，因此，对尼龙的阻燃改性成为当今学术界与工业 界共同关注与攻关的课题。

目前，针对不同的应用要求，可用于尼龙材料阻燃的阻燃剂种类很多，包括各种含 卤及无卤阻燃剂。含卤阻燃剂一般由于燃烧时的卤化氢会带来有限空间内空气的染污， 其应用受到很大限制，但也有一些溴系阻燃剂符合欧洲ROHS标准，即一定意义上可达 到环保要求，其阻燃尼龙材料的阻燃性能可达到UL94VO级和V1、V2级要求。随着社 会经济的不断发展，尼龙材料的无卤阻燃逐步得到更多关注，无卤阻燃已成为尼龙阻燃 的重要发展方向，在尼龙中应用较广的无卤阻燃剂尤以红磷和三聚氰胺盐类为主。无卤 阻燃尼龙产品的阻燃性能优异，阻燃级别可达到UL94V0级，且具有低析出、防滴落， 高电气性能及耐热性优良，CTI值高，电气性能好，冲击强度高，对环境友好，环保等 优势。因而，无卤阻燃尼龙在日用电器、电气接插件、电子电气产品等领域获得了广泛 应用。

红磷是一种廉价易得的阻燃剂，具有很高的阻燃效率，并能改善制品的抗电弧性， 但红磷阻燃剂在尼龙中的使用也存在两大方面的问题：一方面存在储存及颜色方面的局 限性，即存贮运输等环节的防火安全问题和制品颜色受限于红磷本身的自身颜色；另一 方面是用红磷做阻燃剂生产出来的尼龙材料在生产过程和使用过程中都会有很大的异 味，造成有限空间内的空气质量变差，影响生产人员和使用人员的身心健康。针对储存 及颜色问题，目前通过红磷颗粒的包覆处理已经取得了一些进展，如发展形成了一些白 度化红磷产品，但在去除异味方面仍然存在很多问题需要解决。

现阶段人们对红磷阻燃尼龙(如尼龙6)过程中异味的产生，一般认为是红磷在尼龙 体系中生成了磷化氢(具有臭味，有毒)并扩散到空气中导致的。在去除红磷阻燃尼龙 体系的异味方面，目前人们主要通过添加香料遮住臭味或添加多孔物质进行有限吸附或 通过螯合作用以消除异味，但这些方法没有或者难以彻底有效地解决异味问题，实际效 果欠佳，尤其在高温加工和燃烧等苛刻环境条件下，不能满足应用需求。也有部分文献 报道尝试绕开红磷阻燃剂的使用，如通过开发反应性阻燃剂等新型阻燃剂来替代红磷， 进而解决阻燃体系的异味问题，但由于价格及阻燃效率等原因，该方法的普及度并不高。 基于磷化氢的形成与释放各环节来阻止其生成反应的发生进而避免磷化氢的产生或阻断 其往空间内的散播，由此彻底解决异味问题，应当是解决红磷阻燃尼龙材料异味问题的 重要途径，但鲜有这方面的相关文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在不损失红磷阻燃剂对尼龙材料的阻燃效 果及其力学性能等的前提下，通过添加一种铁氧化物，可在红磷阻燃尼龙热成型加工(如 加工温度为260℃)条件下，抑制磷化氢向环境空间的释放，消除由其造成的刺激性异味， 满足生产上健康环保的空气质量要求，同时也可抑制红磷阻燃尼龙产品在使用过程中可 能的磷化氢释放。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

铁氧化物在消除红磷阻燃尼龙中刺激性气味中的应用。

所述铁氧化物为四氧化三铁和三氧化二铁混合的活性铁氧化物，按照下述步骤进行 制备：

称取硝酸铁溶于去离子水中，配成0.2mol/L的水溶液；然后滴入氨水，直到pH值 达到10以上，静置沉淀后过滤，将滤饼烘干后；在300—700℃下煅烧4—6小时得到活 性铁氧化物，即得到四氧化三铁和三氧化二铁混合的活性铁氧化物。

以尼龙为100质量份，红磷添加量为10质量份，铁氧化物添加量为1—5质量份。

所述铁氧化物除味剂直接用熔融共混的方式加入到红磷阻燃尼龙材料中。

通过熔融共混使尼龙、红磷阻燃剂、除味剂三者混合均匀时，可采用双螺杆挤出造 粒或密炼机密炼的方式，在尼龙材料通常使用的共混温度进行共混。

所述尼龙为尼龙6。

所述红磷阻燃尼龙材料的热成型加工温度优选240—250摄氏度。

本发明的技术方案在不损失红磷阻燃剂对尼龙材料的阻燃效果及其力学性能的前提 下，通过添加铁氧化物作为除味剂，在红磷阻燃尼龙材料(如尼龙6)热成型加工过程中 阻止磷化氢向环境空间的释放，进而消除由其造成的刺激性异味，使红磷阻燃尼龙材料 及其产品在生产及使用过程中，有限空间内的空气质量能得到保障，满足健康环保的要 求。

本发明提供一种针对红磷阻燃尼龙材料在热成型加工条件下产生刺激性气味的去除 技术，其有益效果是：在不明显损失红磷阻燃剂阻燃效果及材料的力学性能的前提下， 通过通常的熔融共混方法添加一种通过水溶液法制备的铁氧化物，即可减少或彻底消除 红磷阻燃尼龙材料在热成型加工及存放和使用过程中向有限的厂房或其它有限空间内释 放的具有刺激性气味的磷化氢，达到除味的目的以满足对空气质量的环保健康要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。红磷母粒([SD-102]南通意特化工生 产)，尼龙[NC-101]购自日本东丽公司。

实施例1制备活性铁氧化物

称取硝酸铁溶于去离子水中，配成0.2mol/L的水溶液；然后滴入氨水，直到pH值 达到10以上，静置沉淀；过滤，将滤饼置于60℃下烘干；转移入SG-XL1200型箱式马 弗炉中，在400℃下煅烧4小时得到活性铁氧化物，取出磨碎并过320目筛，即得到四 氧化三铁和三氧化二铁混合的活性铁氧化物。

活性铁氧化物编号 pH 煅烧温度℃ 煅烧时间，小时 1# 10 300 4 2# 11 400 4 3# 12 600 5

4# 13 700 5 5# 14 500 6

实施例2红磷阻燃尼龙的制备

取上述制备的活性铁氧化物、尼龙6和红磷，在杰恩特SHJ-20挤出机中熔融混合均 匀，各段挤出温度分别为：1区240℃、2区240℃、3区240℃、4区240℃、5区245 ℃、6区245℃、7区245℃，螺杆转速为20转/分钟，经挤出造粒得到含活性铁氧化 物除味剂的红磷阻燃尼龙6颗粒。

实施例3性能测试

用海天MA600.150注塑机注塑得到力学性能和阻燃测试样条，注塑机各段温度设定 为:1区245℃，2区245℃，3区245℃，4区250℃，拉伸测试标准为ISO527，弯曲 测试标准为ISO178，阻燃性能测试标准为UL94。

取上述注塑样条中的弯曲样条5g，升温到250℃后保温1小时，使用钼蓝比色法测 定释放出的磷化氢的量(吴满昌等，黄磷尾气中总磷及磷化氢的测定，环境污染与防治， 2004年8月，第26卷第4期)，折算为每克红磷在1个小时内释放的磷化氢气体的质量。

在相同配料和工艺条件下制备不含有活性铁氧化物的红磷阻燃尼龙6(即空白试样)， 并按照相同测试条件进行性能测试。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下， 任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落 入本发明的保护范围。