一种无卤复合阻燃剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及阻燃剂制备技术领域，具体涉及一种无卤复合阻燃剂的制备方法。本发明专利技术以原硅酸作为硅源，再加入碱和铝源偏铝酸锂，利用水热法合成纳米级硅铝酸盐沸石粉末，接着本发明专利技术将纳米沸石粉末和地沟油共混，在高温高湿的环境下自然静置酸败，利用微生物将地沟油分解产生大量游离性酯基和羧基，并在微生物的自交联作用下将这些酯基和羧基引入纳米沸石粉末表面，得到酸败产物，再用有机硅氧烷对酸败产物进行改性，最后和丙烯酸单体混合反应制得无卤复合阻燃剂，本发明专利技术制得的无卤复合阻燃剂阻燃性好，添加量低，无有毒气体产生，无二次污染，与基体相容性好，具有广阔的应用前景。

Preparation of a halogen-free compound flame retardant

The invention relates to the technical field of flame retardant preparation, in particular to a halogen free composite flame retardant preparation method. The invention uses the original silicic acid as the silicon source, then the alkali and the aluminum source of lithium metalalic acid, and the nano scale aluminosilicate zeolite powder is synthesized by the hydrothermal method. Then the nano zeolite powder is blended with the gutter oil, and the acid is naturally transpoilated in the high temperature and high humidity environment, and a large number of free ester groups are decomposed by microorganism to produce the gutter oil. The carboxyl group and the carboxyl group introduced the ester and carboxyl group to the surface of the nano zeolite powder to get the acid failure product, and then modified the rancidity product with organosiloxane. Finally, the halogen-free compound flame retardant was prepared with the acrylic monomer mixing reaction. With low dosage, no toxic gas generated, no two pollution, good compatibility with the substrate, and it has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种无卤复合阻燃剂的制备方法
本专利技术涉及阻燃剂制备
，具体涉及一种无卤复合阻燃剂的制备方法。
技术介绍
多年来，包括电线电缆在内的高分子材料的阻燃主要是通过加入卤素阻燃剂来实现的，卤素阻燃剂具有适用面广、用量少、阻燃效能高以及与基体相容性好等优点，但材料燃烧时会产生大量烟雾并释放有毒的、腐蚀性的卤化氢气体，造成人体吸入毒烟窒息死亡和环境的“二次污染”。无卤阻燃体系如氢氧化铝、氢氧化镁等尽管不产生有毒的卤化氢气体，但其阻燃效能低，往往需要很大的填充量(>60%)，才能具有阻燃性，这势必会影响材料的加工性能及力学性能，以致影响材料的使用。纳米材料的兴起促进了阻燃高分子材料的发展。最新研究表明，纳米复合材料，尤其是将矿物纳米材料插层到高分子基体中形成的层状硅酸盐纳米复合材料（PLS）具有较好的阻燃性能。但是纳米材料与高分子基材相容性差是其最大的缺陷。相容性差导致基材的力学性能、加工性能受到损害,因此如何提高它与基材的相容性成为无机硅系阻燃剂研究的关键。与传统阻燃材料相比，PLS阻燃纳米复合材料中添加少量纳米分散的粘土3～5％便能大幅度提高聚合物材料的阻燃性。例如在EVA中加入5％的纳米蒙脱土后，就能显著降低材料燃烧时的放热HRR约降低47％并防止熔体滴落，将其应用于电线电缆代替普通EVA作为基体树脂，可使阻燃氢氧化铝的用量降低20％左右。此外，人们还发现PLS纳米复合材料在提高材料阻燃性能的同时，不仅不会损害材料的机械和加工性能，甚至还会改善某些性能；燃烧过程中也不会产生有毒气体或废物，具有填充量少、成本低、无污染等优点，因此是一种“绿色”高效的新型阻燃材料。因此，专利技术一种无卤型的新型复合阻燃剂对阻燃
具有积极的意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前卤素阻燃剂燃烧时会产生大量烟雾并释放有毒的、腐蚀性的卤化氢气体，造成二次污染，无卤阻燃体系如氢氧化铝、氢氧化镁等尽管不产生有毒的卤化氢气体，但其阻燃效能低，需要很大的填充量，才能具有阻燃性，影响材料的加工性能及力学性能，而纳米阻燃材料和高分子基体间的相容性差，限制其使用的缺陷，提供了一种无卤复合阻燃剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种无卤复合阻燃剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）量取质量分数为30%原硅酸溶液，加热升温至110～120℃，搅拌反应1～2h，得到悬浊液，将悬浊液、质量分数为5%氢氧化钠溶液和质量分数为30%的偏铝酸钾溶液混合得到前驱液；（2）将上述前驱液移入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入硫氰化钾和浓度为0.5mol/L酒石酸溶液，密闭高压水热釜，水热反应28～30h，待水热反应结束后过滤分离得到反应滤渣；（3）将上述反应滤渣和地沟油按等质量比混合后得到混合物，再将混合物平铺在不锈钢托盘中，将不锈钢托盘移入温室中，自然静置酸败、发霉10～12天，得到酸败产物；（4）将上述酸败产物和聚二甲基硅氧烷以及水混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至60～70℃，启动搅拌器搅拌反应30～40min，过滤分离得到滤饼，即为自制阻燃料；（5）将上述自制阻燃料和去离子水混合得到悬浮液，再向悬浮液中加入十二烷基磺酸钠，搅拌10～15min后继续向悬浮液中加入甲基丙烯酸甲酯和过硫酸钾，加热升温至80～90℃继续搅拌反应6～8h；（6）待上述搅拌反应结束后，得到反应液，将反应液和质量分数为10%硫酸铝溶液以及浓度为0.1mol/L盐酸混合破乳20～30min，破乳结束后过滤分离得到滤渣，依次用去离子水和无水乙醇冲洗3～5次，再放入烘箱中，在105～110℃下干燥1～2h，即得无卤复合阻燃剂。步骤（1）中所述的悬浊液、质量分数为5%氢氧化钠溶液和质量分数为30%的偏铝酸钾溶液的质量比为2:2:9。步骤（2）中所述的硫氰化钾的加入量为前驱液重量的2%，浓度为0.5mol/L酒石酸溶液的加入量为前驱液质量的10%，水热反应的压力为2.0～2.5MPa，温度为120～130℃。步骤（3）中所述的温室的温度为30～40℃，空气相对湿度为70～80%。步骤（4）中所述的酸败产物和聚二甲基硅氧烷以及水的质量比为10:1:5。步骤（5）中所述的自制阻燃料和去离子水的质量比为1:5，十二烷基磺酸钠的加入量为悬浮液质量的1%，甲基丙烯酸甲酯的加入量为悬浮液质量的20%，过硫酸钾的加入量为悬浮液重量的3%。步骤（6）中所述的反应液和质量分数为10%硫酸铝溶液以及浓度为0.1mol/L盐酸的质量比为20:1:1。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术以原硅酸作为硅源，再加入碱和铝源偏铝酸锂，利用水热法合成纳米级硅铝酸盐沸石粉末，并在水热反应的过程中加入了硫氰化钾和酒石酸，在硫氰化钾的作用下，通过酒石酸的螯合性能使得纳米沸石粉末中的金属离子离开原有的晶格进入酒石酸有机相中，从而在纳米沸石粉末的原有晶格上产生空穴，提高纳米沸石粉末的物理和化学活性，同时提高纳米沸石的吸附性能，接着本专利技术将纳米沸石粉末和地沟油共混，在高温高湿的环境下自然静置酸败，利用微生物将地沟油分解产生大量游离性酯基和羧基，并在微生物的自交联作用下将这些酯基和羧基引入纳米沸石粉末表面，得到酸败产物，再用有机硅氧烷对酸败产物进行改性，最后和丙烯酸单体混合反应制得无卤复合阻燃剂，其中本专利技术制得的纳米级沸石粉末本身物理和化学活性高，吸附性强，在丙烯酸基体中的分散性良好，可以提高材料的内聚力，增强力学性能，而且酸败处理的过程中引入的酯基作为亲油基团，和丙烯酸基体的相容性高，它的引入提高了纳米沸石在丙烯酸基体中的分散稳定性，不会影响材料的加工性能和力学性能；（2）本专利技术用有机硅氧烷对纳米沸石进行改性，一方面它能改善纳米沸石在聚合物基体中的分散性，另一方面有机硅氧烷会在纳米沸石表面覆盖一层有机小分子，当纳米沸石和丙烯酸共混时，有利于丙烯酸浸入纳米沸石丰富的孔道中，使两者之间产生物理性的锚固力，降低了锚固后阻燃性纳米沸石的迁移性，使得两者发挥更好的协同作用，有利于在低添加量的前提下实现复合阻燃剂的高性能化；（3）本专利技术复合阻燃剂中添加的有机硅氧烷和硅铝酸盐沸石本身具有良好的成炭抑烟效果，在燃烧发生时，聚合物基体在低温热分解时生成过渡性炭，而有机硅氧烷和硅铝酸盐沸石生成的二氧化硅在体系表面形成无定形的硅保护层，并且和过渡性炭之间形成Si-O-C键和-Si-C-键的保护炭层，隔绝基体材料和可燃性气体的交换以及与外界的热传递，从而达到阻燃效果，而且纳米沸石会在燃烧受热时发生分解吸收燃烧物表面热量，同时释放出大量水分稀释燃物表面的氧气，分解生成的活性氧化铝附着于可燃物表面又进一步阻止了燃烧的进行，并且在整个阻燃过程中不但没有任何有害物质产生，而且其分解的产物在阻燃的同时还能够大量吸收高分子聚合物燃烧所产生的有害气体和烟雾，不断吸收未完全燃烧的熔化残留物，从使燃烧很快停止的同时消除烟雾、阻止熔滴，并且由于聚合基体和沸石，阻燃效能高，添加量低，不会产生有毒气体和二次污染，应用前景广阔。具体实施方式量取质量分数为30%原硅酸溶液，加热升温至110～120℃，搅拌反应1～2h，得到悬浊液，将悬浊液、质量分数为5%氢氧化钠溶液和质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤复合阻燃剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）量取质量分数为30%原硅酸溶液，加热升温至110～120℃，搅拌反应1～2h，得到悬浊液，将悬浊液、质量分数为5%氢氧化钠溶液和质量分数为30%的偏铝酸钾溶液混合得到前驱液；（2）将上述前驱液移入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入硫氰化钾和浓度为0.5mol/L酒石酸溶液，密闭高压水热釜，水热反应28～30h，待水热反应结束后过滤分离得到反应滤渣；（3）将上述反应滤渣和地沟油按等质量比混合后得到混合物，再将混合物平铺在不锈钢托盘中，将不锈钢托盘移入温室中，自然静置酸败、发霉10～12天，得到酸败产物；（4）将上述酸败产物和聚二甲基硅氧烷以及水混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至60～70℃，启动搅拌器搅拌反应30～40min，过滤分离得到滤饼，即为自制阻燃料；（5）将上述自制阻燃料和去离子水混合得到悬浮液，再向悬浮液中加入十二烷基磺酸钠，搅拌10～15min后继续向悬浮液中加入甲基丙烯酸甲酯和过硫酸钾，加热升温至80～90℃继续搅拌反应6～8h；（6）待上述搅拌反应结束后，得到反应液，将反应液和质量分数为10%硫酸铝溶液以及浓度为0.1mol/L盐酸混合破乳20～30min，破乳结束后过滤分离得到滤渣，依次用去离子水和无水乙醇冲洗3～5次，再放入烘箱中，在105～110℃下干燥1～2h，即得无卤复合阻燃剂。...

【技术特征摘要】
1.一种无卤复合阻燃剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）量取质量分数为30%原硅酸溶液，加热升温至110～120℃，搅拌反应1～2h，得到悬浊液，将悬浊液、质量分数为5%氢氧化钠溶液和质量分数为30%的偏铝酸钾溶液混合得到前驱液；（2）将上述前驱液移入高压水热釜中，再向高压水热釜中加入硫氰化钾和浓度为0.5mol/L酒石酸溶液，密闭高压水热釜，水热反应28～30h，待水热反应结束后过滤分离得到反应滤渣；（3）将上述反应滤渣和地沟油按等质量比混合后得到混合物，再将混合物平铺在不锈钢托盘中，将不锈钢托盘移入温室中，自然静置酸败、发霉10～12天，得到酸败产物；（4）将上述酸败产物和聚二甲基硅氧烷以及水混合后装入带有搅拌器和温度计的三口烧瓶中，再将三口烧瓶移入水浴锅中，加热升温至60～70℃，启动搅拌器搅拌反应30～40min，过滤分离得到滤饼，即为自制阻燃料；（5）将上述自制阻燃料和去离子水混合得到悬浮液，再向悬浮液中加入十二烷基磺酸钠，搅拌10～15min后继续向悬浮液中加入甲基丙烯酸甲酯和过硫酸钾，加热升温至80～90℃继续搅拌反应6～8h；（6）待上述搅拌反应结束后，得到反应液，将反应液和质量分数为10%硫酸铝溶液以及浓度为0.1mol/L盐酸混合破乳20～30min，破乳结束后过滤分离得到滤渣，依次用去离子水和无水乙醇冲洗3～5次，再放入烘箱中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炫颖，张晶，
申请(专利权)人：李炫颖，
类型：发明
国别省市：河南,41