一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及氢氧化镁阻燃剂技术领域，公开了一种氢氧化镁‑微胶囊阻燃剂，包括以氢氧化镁为阻燃芯，依次包覆在阻燃芯外的表面改性层、DOPO层、聚合层；将氢氧化镁与多组份阻燃剂通过化学方法原位构建出具有多层结构的氢氧化镁‑微胶囊阻燃剂，一方面，氢氧化镁表面接枝作用形成具有反应活性的乙烯化氢氧化镁颗粒；另一方面，选择具有较好阻燃效率的中间体DOPO，通过其P‑H键对双键极具活性特征，在氢氧化镁表面包裹一层DOPO；然后再通过原位聚合在氢氧化镁‑DOPO胶囊表面包覆一层薄薄高分子层；用于解决氢氧化镁阻燃剂阻燃效果差、添加量高、与其它材料相容性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂及其制备方法
本专利技术涉及氢氧化镁阻燃剂
，更具体地，涉及一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
有机高分子材料具有链状网络结构、易加工成型性、多功能性、低成本与高性价比等特性，已应用于电子信息、工业、农业、交通运输、航空航天等广泛领域。然而，绝大多数有机高分子材料具有可燃或易燃性，在其应用并为人类提供丰富多彩物质条件和利益时，也给人类生命财产安全带来巨大威胁。有机高分子材料实际使用中受明火、热等作用特别容易燃烧，并释放大量热量、浓烈烟雾或毒害性气体，甚至可使人中毒或窒息死亡。近年来，卤系阻燃剂因遇热会产生有毒烟雾，给人类生命财产安全带来巨大威胁，因此部分这类产品已被《RoHS指令》及《斯德哥尔摩公约》等法规限制或禁用。随着我国环保标准逐年提高和环境立法日趋完善，环保型绿色阻燃剂的需求量必将不断加大，可预见氢氧化镁等绿色无机阻燃剂市场需求量势必显著增大。氢氧化镁作为一种典型的无机阻燃剂，由于其无酸、低成本和良好的抑烟性能，近年来受到了越来越多的关注。由于氢氧化镁的作用是通过吸热分解和释放超过300℃的水产生氧化残渣，它可以阻止热反馈到火焰材料内部，显示出完全环保的优点。然而，氢氧化镁在实际商业应用中还存在一些问题，最大缺点是阻燃效率相对较低，需要很高的添加量；但过高的添加量无疑会导致体系相容性差，难以在聚合物基体中分散无机阻燃，从而导致加工性能显著恶化。中国专利“一种超细改性氢氧化镁阻燃剂及其制备方法”公开了一种超细改性氢氧化镁阻燃剂，包括以下重量份的制备原料：碱性沉淀剂30～50份、镁盐20～30份、活化剂6～8份、表面活性剂8～12份、分散剂1～3份。该专利技术制得的超细改性氢氧化镁阻燃剂，有着较高的阻燃效率，与材料的相容性好，有较高的性价比，环保，无毒性。上述专利技术中，有效地解决了氢氧化镁阻燃剂与材料的相容性，但上述超细改性氢氧化镁阻燃剂的颗粒仅为微米级，阻燃效果较为一般，并且，上述制得的超细改性氢氧化镁与其它材料复配制备阻燃材料时，其添加量仍较高。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂，用于解决氢氧化镁阻燃剂阻燃效果差、添加量高、与其它材料相容性差的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂的制备方法。本专利技术采取的技术方案是，一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂，包括以氢氧化镁为阻燃芯以及依次包覆在阻燃芯外的表面改性层、DOPO层和聚合层。本专利技术的氢氧化镁-微胶囊阻燃剂是以氢氧化镁颗粒为阻燃芯，在外层包覆多层次不同的外壳，可以有效解决单组分阻燃剂效率低的缺陷，又能提高其分散性以及与高分子材料间的相容性。进一步地，所述氢氧化镁为片层结构，粒径为300～400nm。氢氧化镁为片层结构且其颗粒粒径为纳米级别，颗粒间致密性更好，阻燃效果也更好。进一步地，所述表面改性层为氢氧化镁颗粒表面乙烯化而形成。进一步地，所述聚合层为活性单体在DOPO层上原位聚合形成的高分子层。一种如上述的氢氧化镁-微胶囊阻燃剂的制备方法，将纳米片层氢氧化镁颗粒表面乙烯化后用DOPO与之反应，最后通过原位聚合包覆形成所述氢氧化镁-微胶囊阻燃剂。进一步地，包括如下步骤：S1纳米片层氢氧化镁颗粒的制备：将无水氯化镁、复合分散剂A、蒸馏水混合，在低温下强烈搅拌均匀后，缓慢滴加质量百分比为20％的氨水后，继续缓慢滴加质量浓度为8％的氢氧化钠溶液，均匀搅拌后，升温继续反应，待反应完成后冷却至室温，再过滤、洗涤、真空烘干；S2DOPO包覆氢氧化镁颗粒的制备：将S1制得的氢氧化镁加入改性剂、蒸馏水，用冰醋酸调节pH至酸性，搅拌均匀后，升温反应，待反应完全后，将预先溶解于无水乙醇中的DOPO的混合溶液加入，升温，恒温回流，再离心分离，用无水乙醇、蒸馏水依次洗涤多次，冷冻干燥到恒重；S3多层包覆氢氧化镁颗粒的制备：向S2制得的DOPO包覆氢氧化镁颗粒加入复合分散剂B、蒸馏水搅拌分散，再加入预聚物，搅拌分散均匀后，冷却至室温用醋酸调节pH至酸性，加热，缓慢升温，保温搅拌反应完成后，冷却，用稀碳酸钠调pH至碱性，洗涤干燥。更进一步地，包括如下步骤：S1纳米片层氢氧化镁颗粒的制备：将30～60份无水氯化镁、1～5份复合分散剂A、50～150份蒸馏水混合，维持温度5～10℃，强烈搅拌混合30～60分钟，缓慢滴加质量百分比为20％氨水10～25份后，继续缓慢滴加20～65份质量浓度为8％氢氧化钠溶液，均匀搅拌30～60分钟，升温至35～45℃继续反应120～150分钟，冷却至室温，再过滤、洗涤、70～90℃真空烘干；S2DOPO包覆氢氧化镁颗粒的制备：将S1制得的氢氧化镁称取10～60份、加入3～25份改性剂、100～300毫升蒸馏水，冰醋酸调节pH至3～4，搅拌10～30分钟，升温至60～70℃反应120～150分钟；然后，将预先溶解于50～100毫升无水乙醇中的5～20份DOPO的混合溶液加入，升温至85～95℃恒温回流3～6小时，再离心分离，用无水乙醇、蒸馏水依次洗涤三次，冷冻干燥至恒重；S3多层包覆氢氧化镁颗粒的制备：向S2制得的DOPO包覆氢氧化镁颗粒称取30～90份，加入0.15～1.0份复合分散剂B和100～500份蒸馏水分散于反应器中，后加入40～100份预聚物，60～75℃搅拌分散，30～45分钟后冷却至室温用醋酸调pH至4～5.5，加热，缓慢升温至60～80℃，保温搅拌120～150分钟，冷却；用稀碳酸钠调pH至8～9过滤，洗涤干燥。进一步地，所述复合分散剂A为十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、乙二醇、果糖、葡萄糖、十六烷基三甲基溴化铵、明胶中的两种。优选地，所述复合散剂A为十二烷基硫酸钠:聚乙烯醇以质量比1:0.5～3配制或十二烷基硫酸钠与明胶以质量比1:0.5～3配制或果糖与十六烷基三甲基溴化铵以质量比1:0.5～3配制或葡萄糖与明胶以质量比1:0.5～3配制或乙二醇与果糖以质量比1:0.5～3配制。单一分散剂在极性较强的盐溶液中易发生析出现象，分散效果不好，按上述方式进行复配分散效果较好，制备的氢氧化镁片层结构颗粒粒径分布窄。进一步地，所述改性剂为硅烷偶联剂、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸中的一种。进一步地，所述硅烷偶联剂为3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。进一步地，所述单不饱和脂肪酸为油酸；所述多不饱和脂肪酸为亚麻酸、花生四稀酸、二碳五稀酸、二十二碳六稀酸、二十二碳五稀酸中的一种。进一步地，所述复合分散剂B为聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10、硬脂酸中的两种。优选地，所述复合分散剂B为聚乙二醇与硬脂酸以质量比1:1～2配制或十二烷基苯磺酸钠与乳化剂OP-10以质量比1:1～2配制或十二烷基硫酸钠与乳化剂OP-10以质量比1:1～2配制或聚乙二醇与十二烷基硫酸钠以质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂，其特征在于，包括以氢氧化镁为阻燃芯以及依次包覆在阻燃芯外的表面改性层、DOPO层和聚合层。/n

【技术特征摘要】
1.一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂，其特征在于，包括以氢氧化镁为阻燃芯以及依次包覆在阻燃芯外的表面改性层、DOPO层和聚合层。


2.根据权利要求1所述的一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述氢氧化镁为片层结构、粒径为300～400nm；或所述表面改性层为氢氧化镁颗粒表面乙烯化而形成；或所述聚合层为活性单体在DOPO层上原位聚合形成的高分子层。


3.根据权利要求1或2所述的一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，将纳米片层氢氧化镁颗粒表面乙烯化后用DOPO与之反应，最后通过原位聚合包覆形成所述氢氧化镁-微胶囊阻燃剂。


4.根据权利要求3所述的一种氢氧化镁-微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1纳米片层氢氧化镁颗粒的制备：将无水氯化镁、复合分散剂A、蒸馏水混合均匀后，依次缓慢滴加质量百分比为20％的氨水和质量百分比为8％的氢氧化钠溶液，均匀搅拌后，升温继续反应，待反应完成后冷却至室温，再过滤、洗涤、真空烘干；
S2DOPO包覆氢氧化镁颗粒的制备：向S1制得的纳米片层氢氧化镁颗粒加入改性剂、蒸馏水，调节pH至酸性，升温反应完全后，加入预先溶解于无水乙醇中的DOPO的混合溶液，升温，恒温回流，再离心分离，用无水乙醇、蒸馏水依次洗涤多次，冷冻干燥到恒重；
S3多层包覆氢氧化镁阻燃剂的制备：向S2制得的DOPO包覆氢氧化镁颗粒加入复合分散剂B、蒸馏水搅拌分散，再加入预聚物，搅拌分散均匀后，冷却至室温调节pH至酸性，加热，缓慢升温，保温搅拌反应完成后，冷却，调pH至...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐井水，李磊，王煦，崔宝臣，蒋达洪，罗梓博，陈泽霖，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，汕头市广油美联新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44