微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6及制备方法技术

一种微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6及制备方法，是由经过具有一定阻燃性能、流动性且不易成膜的亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯浸润剂彻底浸润后的红磷粉末，大于1500目为包芯，以具有一定阻燃性能的三聚氰胺甲醛树脂为包材，经过原位聚合法实现微胶囊包覆后洗涤、抽滤、鼓风干燥得到。将微胶囊包覆浸润红磷阻燃剂与尼龙6切片经混料机混合均匀，由双螺杆同向挤出机切粒后注塑成阻燃尼龙6成品样条，具有优异的耐冲击强度、拉伸强度和较高的屈服应变力，且能够达到V0阻燃等级和难燃标准，实现了尼龙6复合改性后各项功能特性的叠加提升。

Microcapsule coated red phosphorus flame retardant nylon 6 and its preparation

A microcapsule coated red phosphorus flame retardant nylon 6 and a preparation method thereof are prepared by in-situ polymerization of the red phosphorus powder, which is completely soaked by an oleophilic and water-insoluble phosphate containing carboxylic acid ester wetting agent with certain flame retardancy, fluidity and difficulty in film formation, and whose core is more than 1500 mesh, and whose core is melamine formaldehyde resin with certain flame retardancy After covering, it is obtained by washing, suction filtration and air drying. The Microencapsulated Red Phosphorus impregnated flame retardant and nylon 6 chips were mixed evenly by the mixer, and then cut into pellets by twin-screw co direction extruder to form flame-retardant nylon 6 finished splines, which have excellent impact strength, tensile strength and high yield strain, and can reach the V0 flame-retardant grade and fire-retardant standard, realizing the superposition and improvement of various functional characteristics of nylon 6 after composite modification.

【技术实现步骤摘要】
微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6及制备方法
本专利技术涉及功能性复合材料高分子合成
，具体涉一种三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂及其在尼龙6中的应用。
技术介绍
尼龙6作为一种重要的工程塑料应用领域非常广泛，不仅具有优良的力学性能和电绝缘性能，还具有耐磨、耐油、耐腐蚀、耐分解以及良好的加工性能应用于诸多领域。但由于其自身的可燃性，限制了其在当今要求更高的材料领域中的广泛应用，因此，解决尼龙阻燃问题已成为近年来的研究热门。随着与生活生产相关的消防安全、环保意识的不断增强以及产品阻燃法规的日趋严格，开发无卤型阻燃剂成为当前材料领域的研究热点。红磷是一种阻燃性能优良的无机阻燃剂，与其他阻燃剂相比，达到相同阻燃性能所需添加量少成本低，但普通红磷容易吸潮氧化，且与树脂相容性较差导致尼龙在获得阻燃性能的同时，其相应力学性能有一定程度的降低，所以，与基材的相容性问题成为制约红磷阻燃剂广泛应用的发展瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是专利技术一种与基材相容性好，吸水率低，物理力学性能优异的微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂及制备和其在尼龙6中的应用。一种微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6，它包括红磷粉末7份，所述红磷粉末平均目数大于1500目。亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯15-85份，阴离子型含磷表面活性剂0.1-0.2份，三聚氰胺1-2份，浓度40%的甲醛溶液2-3份，尼龙6（干燥后）80-90份。一种微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6的制备方法，它包括以下步骤：红磷粉末经过亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯浸润剂充分浸润后，转入过滤式离心分离机离心分离得到浸润后红磷；然后将浸润后红磷投入去离子水中高速分散，缓慢加入阴离子型含磷表面活性剂持续高速搅拌；持续一段时间后，加入三聚氰胺和甲醛在一定温度下溶于去离子水制成的预聚溶液，缓慢滴加浓硫酸调节PH值，持续搅拌一定时间反应完成后加入氨水调节PH值至中性，最后经洗涤、抽滤、鼓风干燥得到三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂。三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂与尼龙6切片经混料机混合均匀，由双螺杆同向挤出机切粒后注塑成阻燃尼龙6成品样条，即微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6。所述红磷粉末平均目数大于1500目。所述亲油性（难溶于水）含磷羧酸酯浸润剂是由磷酸三辛基酯、磷酸三丁氧基乙基酯，磷酸三甲苯酯，磷酸辛基二苯基酯，磷酸甲苯二苯基酯，磷酸三（二甲苯基）酯，亚磷酸三异丙酯的一种或几种组成。所述红磷粉末经过亲油性（难溶于水）含磷羧酸酯浸润剂充分浸润是指红磷粉末与亲油性（难溶于水）含磷羧酸酯浸润剂的质量分数比为1:5~1:50，持续搅拌20~60min。所述浸润后红磷是浸润后的红磷质量增加5~80%。所述过滤式离心分离机离心分离的转速为300~2500r/min。所述浸润后红磷投入去离子水中高速分散是指采用四氟搅拌棒，转速为120~600r/min。所述阴离子型含磷表面活性剂是由月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯的一种或几种组成，添加量与浸润后红磷质量比值为（0.002~0.08）:1。三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂是通过如下步骤制备而成：（1）将三聚氰胺和甲醛在80℃温度下搅拌溶于去离子水制成预聚溶液备用；（2）浸润后的红磷与去离子水的质量比例为0.05~0.35，投入去离子水中后高速分散20~40min，然后缓慢滴加阴离子型含磷表面活性剂，持续分散至乳浊液泛淡蓝色荧光；（3）将乳浊液温度升至85℃，然后缓慢滴加步骤（1）制成的预聚溶液5min内加完；（4）缓慢滴加浓硫酸至PH为4左右；（5）恒温持续搅拌1.5~2h，反应完成后加入氨水调节PH值至中性；（6）最后经洗涤、抽滤、鼓风干燥得到三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂。所述微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6，是将三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂与干燥后的尼龙6以及协效剂三氧化二锑0.5份、抗氧化剂（巴斯夫（中国）有限公司，产品代号1098）0.3份混合均匀后，由双螺杆挤出机挤出造粒，经注塑机注塑成测试样条。本方案的有益效果是，尼龙6的柔韧性主要取决于聚合物内无定型区在整个聚合物所占的比例，具体性能表现为缺口冲击强度，选用目数大于1500目的红磷粉末，目的是微小粒径粉末均匀分散于尼龙6内部时，由于粉末的粒径小且添加量不大的前提下，不会影响分子链不定形区的柔性运动，在此基础上进行后续处理，可以使得缺口冲击强度得到增加。选用一定流动性且不易成膜、亲油性和阻燃性能亲油性（难溶于水）含磷羧酸酯浸润剂浸润红磷粉末，克服了传统微胶囊包覆法去离子水浸润红磷导致成品红磷阻燃剂燃烧迟缓、阻燃效果滞后的缺点；而且，通过亲油性（难溶于水）含磷羧酸酯浸润剂物理浸润红磷，使红磷趋于油性更利于表面活性剂定向吸附而在红磷表面形成致密、均匀的吸附层，不仅可以实现包覆层在红磷表面的定向包覆，降低不含红磷的胶束量，提高包覆颗粒的含磷的有效率，更重要的是，可大幅度降低红磷的吸水率以及大幅度提高微胶囊包覆红磷阻燃剂与基材尼龙6的相容性，从而大大降低添加型阻燃剂对基材尼龙6物理性能的影响。选用亲油性（难溶于水）含磷羧酸酯浸润剂和磷酸酯类的表面活性剂，这两者自身具有一定的阻燃性能，对于有效成分红磷的阻燃性能亦是一种性能的加成，在一定程度上提高包覆性红磷的阻燃性能。同时，选用三聚氰胺甲醛树脂作为包覆层，与红磷、亲油性（难溶于水）含磷羧酸酯浸润剂和阴离子型含磷表面活性剂形成复合阻燃体系，可实现P-N阻燃体系的阻燃协同效应。一种三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂，可为红磷阻燃剂在尼龙6中的广泛应用打下良好的基础。附图说明图1是包覆前红磷颗粒的SEM扫描图片。图2是包覆后红磷颗粒的SEM扫描图片。具体实施方式实施例1：一种微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6，它包括以下步骤：由磷酸三辛基酯280g和磷酸辛基二苯基酯120g混合组成浸润剂，选用红磷末平均目数为1500目，称取红磷粉末140g与浸润剂在烧杯中搅拌0.5h充分浸润后，转入过滤式离心分离机，转速调至500r/min离心分离，分离结束后得到浸润后的红磷质量为230g。将得到的浸润后红磷投入到去离子水中，采用四氟搅拌棒高速分散，转速为150r/min；然后加入由月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯按质量比1:1的比例组成的表面活性剂11.5g，持续高速搅拌成乳浊液；将40%甲醛溶液40g和三聚氰胺20g溶于200g去离子水中配置成预聚溶液；待上述乳浊液混合均匀后，缓慢滴加预聚溶液，20min滴加完毕。滴加浓硫酸调节PH值至4~5之间，持续反应3h后加入氨水调节PH值至中性，最后经洗涤、抽滤、鼓风干燥得到三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂，总重量为266g。将得到的微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂与尼龙6切片1728.4g混合，加入协效剂三氧化二锑3.5g和抗氧化剂（巴斯夫（中国）有限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6，其特征是它包括红磷粉末7份，所述红磷粉末平均目数为大于1500目；亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯15-85份，阴离子型含磷表面活性剂0.1-0.2份，三聚氰胺1-2份，浓度40%的甲醛溶液2-3份，干燥后的尼龙6 80-90份。/n

【技术特征摘要】
1.一种微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6，其特征是它包括红磷粉末7份，所述红磷粉末平均目数为大于1500目；亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯15-85份，阴离子型含磷表面活性剂0.1-0.2份，三聚氰胺1-2份，浓度40%的甲醛溶液2-3份，干燥后的尼龙680-90份。


2.一种微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6的制备方法，其特征是包括以下步骤：红磷粉末经过亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯浸润剂充分浸润后，转入过滤式离心分离机离心分离得到浸润后红磷；然后将浸润后红磷投入去离子水中高速分散，缓慢加入阴离子型含磷表面活性剂持续高速搅拌；持续一段时间后，加入三聚氰胺和甲醛在一定温度下溶于去离子水制成的预聚溶液，缓慢滴加浓硫酸调节PH值，持续搅拌一定时间反应完成后加入氨水调节PH值至中性，最后经洗涤、抽滤、鼓风干燥得到三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂；三聚氰胺甲醛树脂微胶囊包覆浸润型红磷阻燃剂与尼龙6切片经混料机混合均匀，由双螺杆同向挤出机切粒后注塑成阻燃尼龙6成品样条，即微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6。


3.根据权利要求2所述微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6的制备方法，其特征是，所述亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯浸润剂是由磷酸三辛基酯、磷酸三丁氧基乙基酯，磷酸三甲苯酯，磷酸辛基二苯基酯，磷酸甲苯二苯基酯，磷酸三（二甲苯基）酯，亚磷酸三异丙酯的一种或几种组成。


4.根据权利要求2所述微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6的制备方法，其特征是，所述红磷粉末经过亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯浸润剂充分浸润是指红磷粉末与亲油性且难溶于水的含磷羧酸酯浸润剂的质量分数比为1:5~1:50，持续搅拌20~60min。


5.根据权利要求2所述微胶囊包覆浸润型红磷阻燃尼龙6的制备方法，其特征是，所述浸润后红磷是浸润后的红磷质量增加5~80%。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜桂林，蔡飞鹏，蒋波，王波，秦显忠，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37