一种高效无机阻燃剂和制备方法及应用技术

一种高效无机阻燃剂和制备方法及应用，它涉及一种无机阻燃剂和制备方法及应用。本发明专利技术的目的是要解决现有金属氢氧化物阻燃剂的阻燃效率差，较高的填充量会恶化材料的机械性能的问题。一种高效无机阻燃剂按重量份数由100份无机阻燃剂和0.01份～20份聚碳硅烷制备而成。方法一：一、制备聚碳硅烷溶液；二、混合。方法二：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入高速搅拌机中混合。方法三：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入球磨机中球磨。一种高效无机阻燃剂用于制备无卤阻燃聚烯烃材料。本发明专利技术制备的无卤阻燃聚烯烃材料的氧指数(OI)为25～40，拉伸强度为10MPa～20MPa，伸长率为180％～450％。本发明专利技术可获得一种高效无机阻燃剂。

An efficient inorganic flame retardant and its preparation and Application

The invention relates to an efficient inorganic flame retardant and a preparation method and application thereof, which relates to an inorganic flame retardant, a preparation method and application thereof. The object of the present invention is to solve the problem that the flame retardant efficiency of the existing metal hydroxide flame retardant is poor and the mechanical properties of the material will be deteriorated by a higher filling amount. An efficient inorganic flame retardant is prepared from 100 inorganic flame retardants and 0.01 to 20 polysilanes by weight fraction. Method 1: preparation of polysilane solution; two, mixing. Method two: mix polysilane and inorganic flame retardant into high-speed mixer. Method three: put polysilane and inorganic flame retardant into ball mill for ball milling. An efficient inorganic flame retardant is used to prepare halogen-free flame retardant polyolefin materials. The oxygen index (OI) of the halogen-free flame retardant polyolefin material prepared by the invention is 25-40, the tensile strength is 10MPa-20MPa, and the elongation is 180-450%. An efficient inorganic flame retardant can be obtained by the invention.

【技术实现步骤摘要】
一种高效无机阻燃剂和制备方法及应用
本专利技术涉及一种无机阻燃剂和制备方法及应用。
技术介绍
在聚合物阻燃领域中，除卤系阻燃剂及部分磷-氮复合阻燃剂能够发挥出优异的气相阻燃作用之外，其余阻燃体系如金属氢氧化物阻燃体系、膨胀阻燃体系等，主要以凝缩相阻燃为主。由于环保理念的不断深入，燃烧时能够产生有毒烟气的卤系阻燃剂的应用逐渐被禁止，而对于金属氢氧化物阻燃剂而言，由于金属氢氧化物阻燃剂阻燃效率偏低，往往需要较高的填充量(50wt％～60wt％)才能满足使用过程中的阻燃等级要求(OI＞30)，然而，较高的填充量会恶化材料的机械性能，使得材料的实际应用受到很大程度的限制。目前，解决因金属氢氧化物等无机阻燃剂用量大而材料机械性能恶化的常用方法一般有两种，一种是利用表面处理剂如硅烷偶联剂、高级脂肪酸等对阻燃剂粉体表面进行改性，通过改善粉体在聚合物基体中的相容性而改善机械性能；另一种是通过与某些阻燃剂或协效剂复配使用来提高金属氢氧化物阻燃剂的阻燃效率，如Masoomi等(DOI:10.1002/app.40452)报道用2wt％有机改性蒙脱土与53wt％氢氧化镁协效阻燃PE/EVA，氧指数可达35。然而，迄今为止这两种方法对提高金属氢氧化物阻燃剂的阻燃效率程度十分有限，不能够有效地降低阻燃剂的添加量。聚碳硅烷高分子化合物很早就被人们合成出来，但是并没有引起人们的兴趣。20世纪70年代，日本东北大学的矢岛教授发现了新的合成聚碳硅烷的方法，并由此制备出在可极高温度下长期使用的碳化硅纤维，此后，聚碳硅烷才引起人们的兴趣。聚碳硅烷是目前高技术新材料中新出现的先驱体高分子中最重要的化合物，主要用于制备碳化硅系列的高技术陶瓷材料，其中以碳化硅纤维最具代表性，为了进一步提高陶瓷材料耐高温性能、降低脆性，先后制备出了含金属、含硼、含氮等一系列先驱体材料。然而，在聚合物阻燃领域迄今没有聚碳硅烷协效阻燃的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有金属氢氧化物阻燃剂的阻燃效率差，较高的填充量会恶化材料的机械性能的问题，而提供一种高效无机阻燃剂和制备方法及应用。一种高效无机阻燃剂按重量份数由100份无机阻燃剂和0.01份～20份聚碳硅烷制备而成。一种高效无机阻燃剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：①、将聚碳硅烷溶解到二甲苯中，得到聚碳硅烷溶液；步骤①中所述的聚碳硅烷与有机溶剂的用量比为(0.01～20):(2～20)；②、将聚碳硅烷溶液与无机阻燃剂投入高速搅拌机中，再在搅拌速度为1000r/min～2000r/min下高速混合1min～5min，得到混合粉体；将混合粉体在温度为80℃～120℃下干燥1h～8h，得到高效无机阻燃剂；一种高效无机阻燃剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入高速搅拌机中，再在搅拌速度为1000r/min～2000r/min下高速混合1min～5min，得到高效无机阻燃剂；所述的聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。一种高效无机阻燃剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入球磨机中，再在球磨速度为100r/min～200r/min下球磨0.5h～5h，得到高效无机阻燃剂；所述的聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。一种高效无机阻燃剂用于制备无卤阻燃聚烯烃材料。本专利技术的原理：本专利技术的原理在于利用聚碳硅烷高温分解产生的无定形陶瓷化中间体材料将由氢氧化物分解后产生的氧化物颗粒有效地粘结在一起形成具有一定强度的陶瓷化阻隔层，有效地阻隔了氧气与树脂基体的接触以及气相降解产物的释放，从而显著地提高了阻燃效率。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：一、本专利技术制备的高效无机阻燃剂大幅度提高了无机阻燃剂的阻燃效率，为达到相同的氧指数，本专利技术制备的高效无机阻燃剂的用量下降了50％以上，解决了无机阻燃剂添加量大的技术问题；二、本专利技术制备的高效无机阻燃剂的制备方法简单，可以在阻燃剂和阻燃材料的相关生产线上实施，工艺流程可操作性强，无需特殊加工设备；三、本专利技术中添加高效无机阻燃剂制备的无卤阻燃聚烯烃材料具有显著的性能优势，特别是燃烧中能够形成陶瓷化炭层，解决了现有无机阻燃技术的技术壁垒；四、本专利技术制备的无卤阻燃聚烯烃材料的氧指数(OI)为25～40，拉伸强度为10MPa～20MPa，伸长率为180％～450％。本专利技术可获得一种高效无机阻燃剂。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是一种高效无机阻燃剂按重量份数由100份无机阻燃剂和0.01份～20份聚碳硅烷制备而成。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、硼酸锌和红磷中的一种或其中几种的混合物。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的聚碳硅烷的分子量为500～5000。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式是一种高效无机阻燃剂的制备方法具体是按以下步骤完成的：①、将聚碳硅烷溶解到二甲苯中，得到聚碳硅烷溶液；步骤①中所述的聚碳硅烷与有机溶剂的用量比为(0.01～20):(2～20)；②、将聚碳硅烷溶液与无机阻燃剂投入高速搅拌机中，再在搅拌速度为1000r/min～2000r/min下高速混合1min～5min，得到混合粉体；将混合粉体在温度为80℃～120℃下干燥1h～8h，得到高效无机阻燃剂；步骤②中所述的聚碳硅烷溶液中聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。具体实施方式五：本实施方式是一种高效无机阻燃剂的制备方法具体是按以下步骤完成的：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入高速搅拌机中，再在搅拌速度为1000r/min～2000r/min下高速混合1min～5min，得到高效无机阻燃剂；所述的聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。具体实施方式六：本实施方式是一种高效无机阻燃剂的制备方法具体是按以下步骤完成的：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入球磨机中，再在球磨速度为100r/min～200r/min下球磨0.5h～5h，得到高效无机阻燃剂；所述的聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。具体实施方式七：本实施方式是一种高效无机阻燃剂用于制备无卤阻燃聚烯烃材料。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七的不同点是：所述的无卤阻燃聚烯烃材料按重量份数由35份～75份聚烯烃树脂、20份～60份高效无机阻燃剂、0份～2.5份偶联剂、0.3份～1.5份抗氧剂和0.5份～2.5份加工助剂制备而成。其它与具体实施方式七相同。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七或八的不同点是：所述的聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶和聚烯烃热塑性弹性体中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁基过氧硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或其中几种的混合物；所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和硫代二丙酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效无机阻燃剂，其特征在于一种高效无机阻燃剂按重量份数由100份无机阻燃剂和0.01份～20份聚碳硅烷制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种高效无机阻燃剂，其特征在于一种高效无机阻燃剂按重量份数由100份无机阻燃剂和0.01份～20份聚碳硅烷制备而成。2.根据权利要求1所述的一种高效无机阻燃剂，其特征在于所述的无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、硼酸锌和红磷中的一种或其中几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种高效无机阻燃剂，其特征在于所述的聚碳硅烷的分子量为500～5000。4.如权利要求1所述的一种高效无机阻燃剂的制备方法，其特征在于一种高效无机阻燃剂的制备方法具体是按以下步骤完成的：①、将聚碳硅烷溶解到二甲苯中，得到聚碳硅烷溶液；步骤①中所述的聚碳硅烷与有机溶剂的用量比为(0.01～20):(2～20)；②、将聚碳硅烷溶液与无机阻燃剂投入高速搅拌机中，再在搅拌速度为1000r/min～2000r/min下高速混合1min～5min，得到混合粉体；将混合粉体在温度为80℃～120℃下干燥1h～8h，得到高效无机阻燃剂；步骤②中所述的聚碳硅烷溶液中聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。5.如权利要求1所述的一种高效无机阻燃剂的制备方法，其特征在于一种高效无机阻燃剂的制备方法具体是按以下步骤完成的：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入高速搅拌机中，再在搅拌速度为1000r/min～2000r/min下高速混合1min～5min，得到高效无机阻燃剂；所述的聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。6.如权利要求1所述的一种高效无机阻燃剂的制备方法，其特征在于一种高效无机阻燃剂的制备方法具体是按以下步骤完成的：将聚碳硅烷与无机阻燃剂投入球磨机中，再在球磨速度为100r/min～200r/min下球磨0.5h～5h，得到高效无机阻燃剂；所述的聚碳硅烷与无机阻燃剂的重量比为(0.01～20):100。7.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志东，王春锋，王永亮，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23