用于聚合物阻燃的氢氧化镁阻燃剂的制备方法及阻燃剂技术

本发明专利技术公开了一种用于聚合物阻燃的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，该方法在氢氧化镁表面首先接枝硅烷偶联剂，再将含有可反应基团的偶氮类引发剂与硅烷偶联剂的非水解端反应而接枝到氢氧化镁表面，最后利用氢氧化镁表面的含有可反应基团的偶氮类引发剂引发单体进行自由基聚合，形成聚合物长链并包覆在氢氧化镁表面。将本发明专利技术的氢氧化镁阻燃剂添加到聚合物中时，可以在保留氢氧化镁阻燃效果的同时，提高氢氧化镁与聚合物基体的相容性，从而得到力学性能及阻燃性能更优异的聚合物基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
用于聚合物阻燃的氢氧化镁阻燃剂的制备方法及阻燃剂
本专利技术涉及阻燃剂制备领域，具体地，涉及一种氢氧化镁阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
纳米氢氧化镁是一种环境友好型绿色阻燃剂。与同类无机阻燃剂相比，它除具有更好的阻燃、消烟和填充三重功能外，同时还使材料具有无毒性、无腐蚀性；在生产、使用和废弃物产生过程中均无有害物质排放，对环境不造成污染；分解温度高，能与多种成分复配；具有抗酸性，能中和燃烧过程中产生的酸性腐蚀性气体。利用氢氧化镁不腐蚀设备的特点，可作为无卤阻燃剂添加到各种易燃聚合物材料中，如塑料、橡胶等材料中。近年来，随着环保阻燃剂的不断发展，其日益受到重视，已成为国研究开发的热点。但是由于氢氧化镁具有很强的极性，颗粒表面带正电荷，易形成二次团聚，且其亲水性使得干燥后的产品中仍含有水分。为了使粒子的表面活性提高，从而改善粉体的分散性，改善与高分子材料的相容性，提高氢氧化镁的阻燃性能，同时提高聚合物的加工性能、抗冲击性能和热机械性能，进一步扩大它的应用领域，对氢氧化镁进行改性研究对高分子材料在各个领域的应用有重要的意义。对氢氧化镁的表面改性一般采用小分子改性剂或偶联剂，利用其疏水链与聚合物材料的物理缠绕或范德华力来提高氢氧化镁与聚合物的相容性。但是小分子改性剂或偶联剂疏水链较短，改性效果有限。目前又发展了利用接枝在氢氧化镁表面的改性剂或偶联剂上的碳碳双键引发单体聚合，形成长的疏水链，但这种接枝有偶联剂的改性氢氧化镁阻燃剂在聚合物中的相容性依然不够理想并导致添加这种氢氧化镁阻燃剂的聚合物材料的力学性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的改性氢氧化镁阻燃剂与聚合物相容性差且易导致聚合物材料力学性能下降的问题，提供一种与聚合物基体的相容性好且添加后对聚合物材料的力学性能没有影响或者影响很小的氢氧化镁阻燃剂的制备方法及制得的氢氧化镁阻燃剂。为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于聚合物阻燃的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氢氧化镁粉末和硅烷偶联剂YSiX3分别分散于溶剂中，得到氢氧化镁分散液和硅烷偶联剂溶液；(2)使所述硅烷偶联剂溶液与所述氢氧化镁分散液混合均匀并反应，以使硅烷偶联剂YSiX3的水解端X与所述氢氧化钠粉末粒子表面的羟基反应，得到硅烷偶联剂接枝的氢氧化镁；(3)使含有可反应基团的偶氮类引发剂与所述硅烷偶联剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应，以使硅烷偶联剂YSiX3的非水解端Y与所述含有可反应基团的偶氮类引发剂反应得到含有可反应基团的偶氮类引发剂接枝的氢氧化镁；(4)使自由基聚合单体和所述含有可反应基团的偶氮类引发剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应，以使所述自由基聚合单体在含有可反应基团的偶氮类引发剂的作用下发生自由基聚合反应，得到由所述自由基聚合单体聚合形成的聚合物接枝包覆的氢氧化镁阻燃剂。本专利技术还提供上述制备方法制备的氢氧化镁阻燃剂，该氢氧化镁阻燃剂的粒径为0.5-15μm，氢氧化镁的含量为94-99重量％。通过上述技术方案，在氢氧化镁表面首先接枝硅烷偶联剂，再将含有可反应基团的偶氮类引发剂与硅烷偶联剂的非水解端反应而接枝到氢氧化镁表面，最后利用氢氧化镁表面的含有可反应基团的偶氮类引发剂引发单体进行自由基聚合，形成聚合物长链并包覆在氢氧化镁表面。将本专利技术的氢氧化镁阻燃剂添加到聚合物中时，与聚合物基体的相容性明显提高，得到的聚合物基复合材料的力学性能与未添加阻燃剂时的聚合物材料相比没有明显下降，并且阻燃性能有了大幅提升。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种用于聚合物阻燃的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氢氧化镁粉末和硅烷偶联剂YSiX3分别分散于溶剂中，得到氢氧化镁分散液和硅烷偶联剂溶液；(2)使所述硅烷偶联剂溶液与所述氢氧化镁分散液混合均匀并反应，以使硅烷偶联剂YSiX3的水解端X与所述氢氧化钠粉末粒子表面的羟基反应，得到硅烷偶联剂接枝的氢氧化镁；(3)使含有可反应基团的偶氮类引发剂与所述硅烷偶联剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应，以使硅烷偶联剂YSiX3的非水解端Y与所述含有可反应基团的偶氮类引发剂反应得到含有可反应基团的偶氮类引发剂接枝的氢氧化镁；(4)使自由基聚合单体和所述含有可反应基团的偶氮类引发剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应，以使所述自由基聚合单体在含有可反应基团的偶氮类引发剂的作用下发生自由基聚合反应，得到由所述自由基聚合单体聚合形成的聚合物接枝包覆的氢氧化镁阻燃剂。通过在氢氧化镁表面首先接枝硅烷偶联剂，再将含有可反应基团的偶氮类引发剂与硅烷偶联剂的非水解端反应而接枝到氢氧化镁表面，最后利用氢氧化镁表面的含有可反应基团的偶氮类引发剂引发单体进行自由基聚合，形成聚合物长链并包覆在氢氧化镁表面。将本专利技术的氢氧化镁阻燃剂添加到聚合物中时，与聚合物基体的相容性明显提高，得到的聚合物基复合材料的力学性能与未添加阻燃剂时的聚合物材料相比没有明显下降，并且阻燃性能有了大幅提升。在根据本专利技术的制备方法中，首先将氢氧化镁分散于溶剂中制备氢氧化镁分散液，分散的方法没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的搅拌或超声。氢氧化镁分散液中，氢氧化镁粉末的粒径和含量可以在很大范围内变化，优选情况下，氢氧化镁粉末的粒径可以为0.1-8μm，氢氧化镁粉末的含量可以为5-20重量％。上述粒径范围的氢氧化镁粉末有利于均匀地分散在溶剂中并进行后续的表面接枝反应。在根据本专利技术的制备方法中，可以将硅烷偶联剂YSiX3分散于溶剂中制备硅烷偶联剂溶液，上述分散方式可以为本领域技术人员所熟知的搅拌或超声。硅烷偶联剂溶液中，硅烷偶联剂的含量没有特殊的要求，可以为本领域技术人员所熟知的，例如，硅烷偶联剂的含量可以为2-10重量％。根据本专利技术，上述硅烷偶联剂YSiX3的含义为本领域技术人员所熟知，其中X为可水解端，包括Cl、OMe、OEt、OC2H4OCH3、OSiMe3及OAc等，Y为非水解端，包括末端带有乙烯基、Cl、NH2、SH、环氧基、N3、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基等官能团的烃基。优选情况下，硅烷偶联剂的非水解端Y的端基可以为选自氨基、环氧基和乙烯基中的一种，上述种类的硅烷偶联剂在水解端X与氢氧化镁表面羟基接枝反应后，非水解端Y可以进一步与引发剂的反应基团反应以使引发剂接枝到氢氧化镁表面。具体地，硅烷偶联剂YSiX3可以为选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲基硅烷中的一种。根据本专利技术，在上述制备硅烷偶联剂溶液和氢氧化镁分散液的步骤中，所使用的溶剂可以相同或不同，溶剂的种类没有特别的要求，优选情况下，所使用的溶剂相同，并且为选自DMSO、甲苯、苯、甲醇、乙醇和水中的一种或几种。在根据本专利技术的制备方法中，可以将上述制备的硅烷偶联剂溶液和氢氧化镁分散液混合均匀并反应，其中，硅烷偶联剂和氢氧化镁的用量没有特别的要求，只要满足可以使氢氧化镁表面的羟基与硅烷偶联剂充分反应即可，优选条件下，相对于100重量份的氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于聚合物阻燃的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氢氧化镁粉末和硅烷偶联剂YSiX

【技术特征摘要】
1.一种用于聚合物阻燃的氢氧化镁阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氢氧化镁粉末和硅烷偶联剂YSiX3分别分散于溶剂中，得到氢氧化镁分散液和硅烷偶联剂溶液；(2)使所述硅烷偶联剂溶液与所述氢氧化镁分散液混合均匀并反应，以使硅烷偶联剂YSiX3的水解端X与所述氢氧化钠粉末粒子表面的羟基反应，得到硅烷偶联剂接枝的氢氧化镁；(3)使含有可反应基团的偶氮类引发剂与所述硅烷偶联剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应，以使硅烷偶联剂YSiX3的非水解端Y与所述含有可反应基团的偶氮类引发剂反应得到含有可反应基团的偶氮类引发剂接枝的氢氧化镁；(4)使自由基聚合单体和所述含有可反应基团的偶氮类引发剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应，以使所述自由基聚合单体在含有可反应基团的偶氮类引发剂的作用下发生自由基聚合反应，得到由所述自由基聚合单体聚合形成的聚合物接枝包覆的氢氧化镁阻燃剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的硅烷偶联剂溶液与氢氧化镁分散液混合均匀并反应的反应条件为在70-100℃下反应5-10小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的含有可反应基团的偶氮类引发剂与硅烷偶联剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应的反应条件为在40-70℃下反应4-10小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的自由基聚合单体和含有可反应基团的偶氮类引发剂接枝的氢氧化镁混合均匀并反应的反应条件为在50-80℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉斌，沙莎，
申请(专利权)人：大连理工常熟研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32