一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法技术

一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，涉及一种聚磷酸铵的制备方法。本发明专利技术的目的是为了解决目前改性后的聚磷酸铵作为阻燃剂易水解，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出的技术问题。本发明专利技术的方法：一、将聚磷酸铵加热；二、在聚磷酸铵表面包覆含氟硅油。本发明专利技术的优点：一、本发明专利技术制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵在室温下溶解度比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度大幅下降；二、添加了本发明专利技术制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率与添加了未包覆的聚磷酸铵的聚乙烯材料大幅提高；三、本发明专利技术制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法
本专利技术涉及一种聚磷酸铵的制备方法。
技术介绍
聚磷酸铵(APP)是一种添加型无机阻燃剂，其含磷量高，含氮量大，热稳定性好，产品近于中性，并可以与其它阻燃剂(无机物或有机物)混用，分散性较好，同时具有价格便宜、毒性较低、使用安全等优点，因而广泛地应用于配制膨胀型防火涂料、电缆防火处理、纸张和木材等的阻燃处理，又可以用于塑料和橡胶的阻燃制品中。根据聚合度n的大小，APP可分为短链APP(n＝10～20)(又称水溶性APP)长链APP(n>20)(又称水不溶性APP)，其中长链APP用途广泛。目前对APP的改进方法主要有：(1)提高聚合度：高聚合度的APP吸水性小，热稳定性高。日本专利报道，加热磷酸铵与五氧化二磷的混合物，温度为200～300℃，加磷酸铵于上述反应物中，整个反应中磷酸铵与五氧化二磷的物质的量比控制在(1:1)～(30:1)，再加尿素，尿素与整个反应的磷酸铵的物质的量比为(1:20)～(2:1)，温度250℃～330℃，产物为II-型APP。有关高质量聚磷酸铵的研究，国外在这方面己有产品投入市场，如美国Hoechest公司生产的Exolit系列阻燃剂中，ExolitAPP22产品聚合度超过700，Hoechest公司开发的聚磷酸铵聚合物，聚合度达2000，溶解度儿乎为0，有较高的白度指数。中国由于生产设备不具备及加热、搅拌和捏合于一体的装置要求，而且产品质量不稳定。另外值得注意的是五氧化二磷正逐步淡出APP的制备过程，取而代之的是尿素，但该原料在反应时放出大量的氨气和二氧化碳，对反应釜的容积提出了更高的要求，并且反应过程中反应物呈高粘性物，气体从中排出比较困难。(2)微胶囊化：APP与某些高分子材料相容性较差，易从聚合物制品中渗出而流失，降低了它的阻燃性能。再者，APP的热稳定性较差，受热分解产生小分子化合物，难以满足在较高温度下塑料加工的要求。采用微胶囊技术(MC)对APP进行包覆处理，使APP表面涂有包覆材料，从而改变APP的性能。根据所需的阻燃基料种类，选择合适的囊材，MC化的阻燃剂加入后增加与聚合物的相容性，从而减少和消除阻燃剂对聚合物制品物理、机械和电性能的不利影响。可用于包覆材料的种类很多，一般选用耐热性较高的聚脲、蜜胺树脂、环氧树脂、季戊四醇等，不仅可以改善其操作性，而且有利于环境保护。德国专利报导，用三聚氰胺甲醛树脂MC化APP的实例为：在5.2kg的APP(牌号为Exolit22)中加入500g牌号为KanraaminTmpregantingResin700的三聚氰胺甲醛树脂、5.6kg水和3L甲醇，在120℃反应20min，制得5.5kgMC化的APP。与未MC化的APP相比，MC化的APP水溶性由25℃的8.2％和60℃的62％分别降至0.2％和0.8％。另一个用聚脲MC化APP的实例为：将含15g聚脲(牌号为Cardate)的丙酮溶液滴加到含250g的APP的丙酮溶液中，回流2h，加水，制得250g聚脲MC化水解稳定性的与未MC化的APP相比，水溶性由8.2％和62％(25℃和600℃)降至3.6％和14.3％。将该产品添加到聚氨酯中，阻燃效果达UL-94V-0级。北京联合大学芦笑梅使用EVA对APP制成的IFR进行包覆改性，提高了IFR阻燃PP的防潮性，并改善了IFR与PP的相容性。其合成步骤为：将3g的H3PO4在190℃下加到27g的APP中，使呈现熔融状态，并加入l0g季戊四醇、2.5g三聚氰胺，反应5h，再加入7.5g三聚氰胺反应2h，得产物。将产物在230～250℃脱气处理2h，冷却后研磨得白色粉末状IFR。将EVA与IFR按比例在180℃料温下混合均匀，即得MC化的IFR。结果表明，加入EVA后的IFR阻燃PP吸潮性有明显改善：不加EVA时为8.36％，加入4.2％EVA后为0.86％。(3)三聚氰胺改性：APP是IFR的主要组份，三聚氰胺通常作为其中的发泡剂使用，当APP在受热分解释放出氨而呈酸性的情况下，可能与三聚氰胺中胺基反应成盐，从而改善APP的某些性质。此外，MEL的加入还可用于调节阻燃剂中的磷氮协效作用，提高APP的阻燃效率。中山大学廖凯荣等将计量的APP和三聚氰胺搅拌，升温到250℃并维持反应1h，降温，粉碎，即得三聚氰胺改性的APP(MAPP)。实验表明，MAPP热分解温度比APP高，吸湿性较小。在许多情况下，MAPP仍不能满足要求，还须对MAPP进行再处理。日本Chisso公司报导，用一种含有活性氢的化合物处理MAPP，使MAPP粒子间形成化学键，改进MAPP的性能。日本Tosoh公司用牌号为SILA-ACES330(3-氨基三乙氧基硅烷)的偶联剂处理MAPP(牌号HistaflamAP-462)，用此产品阻燃EVA可制成耐水、绝缘性能优异的材料。偶联剂是一类具有两亲结构的有机化合物，它可以使性质差别很大的材料紧密结合起来，从而提高材料的综合性能。目前使用量最大的偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等，其中硅烷偶联剂是品种最多、用量最大的一类。硅烷、硅氧烷、铝酸酯等本身具有一定的阻燃性，加到APP中，既可以增加其阻燃性，对其吸湿性也有一定的改善，同时也能够改善材料的韧性、耐热性以及吸水率。另外，利用硅烷偶联剂还可以将小分子有机物加到APP分子链上，改善其吸湿性。美国PPG公司的专利[39]报道，利用聚二甲基硅氧烷衍生物(相对分子质量14000)处理APP，使此种APP与PE混料制成薄膜，耐水试验14天时，磷的渗出率为2.7％，而未处理的则为15.6％。但是目前改性后的聚磷酸铵作为阻燃剂易水解，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前改性后的聚磷酸铵作为阻燃剂易水解，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出的技术问题，而提供一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法。本专利技术的一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，具体是按以下步骤进行：一、将聚磷酸铵在温度为70℃～100℃的条件下加热3min～10min，得到加热的聚磷酸铵；二、将改性剂与分散剂在温度为70℃～100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1000r/min～2000r/min和温度为70℃～100℃的条件下搅拌10min～20min，再经粉碎、过筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:(0.1～5)；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:(10～40)；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油。本专利技术的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法是基于含氟硅油具有优异憎水性、耐高温性和低表表面张力的优异性能，用含氟硅油对聚磷酸铵进行改性，使聚磷酸铵的表面包覆一层含氟硅油，从而使聚磷酸铵的表面张力下降，聚磷酸铵的憎水性提高，同时由于含氟硅油的耐高温性，也避免了包覆后的聚磷酸铵塑料改性中表面包覆的含氟硅油分解，造成包覆失效的现象发生。本专利技术的优点：一、本专利技术制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵在室温下溶解度比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度降低了40％～158％；二、添加了本专利技术制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，其特征在于表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法具体是按以下步骤进行：一、将聚磷酸铵在温度为70℃～100℃的条件下加热3min～10min，得到加热的聚磷酸铵；二、将改性剂与分散剂在温度为70℃～100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1000r/min～2000r/min和温度为70℃～100℃的条件下搅拌10min～20min，再经粉碎、过筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:(0.1～5)；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:(10～40)；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油。

【技术特征摘要】
1.一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，其特征在于表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法具体是按以下步骤进行：一、将聚磷酸铵在温度为70℃～100℃的条件下加热3min～10min，得到加热的聚磷酸铵；二、将改性剂与分散剂在温度为70℃～100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1000r/min～2000r/min和温度为70℃～100℃的条件下搅拌10min～20min，再经粉碎、过筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:(0.1～5)；步骤二中所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍文波，高苏亮，季洋，张惠，宋佳伦，
申请(专利权)人：黑龙江省润特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23