三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料及其制备方法技术

本案涉及一种三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料及其制备方法，利用水溶性三价金属和二价金属的硫酸盐或硝酸盐作为原材料，采用一步水热法制备出氰尿酸/LDH复合材料，进一步利用氢键作用使三聚氰胺和层中氰尿酸反应，生产高效热稳定的无磷有机无机复合阻燃剂。本发明专利技术所使用的材料具有较高的稳定性，且无毒无害，不会造成资源浪费与附加污染的形成，制备过程简便高效；制得的复合材料可以用作环氧树脂、人造革等聚合物的阻燃添加剂，仅添加2％的复合材料到环氧树脂中，可使末端产品的PHRR降低71％。将添加复合材料的环氧树脂制成1mm的薄片，其UL

【技术实现步骤摘要】
三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃材料
，具体涉及一种三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]合成高分子材料因具有异常丰富的存在形式、优异的综合性能，现在已经成为在国民发展中不可或缺的材料。随着高分子材料在为我们提供更加舒适、便捷的生产生活的同时，也逐渐暴露出其高可燃性的缺点，并且极易引发二次燃烧，造成更大的火灾危害。
[0003]近年来，高分子材料的耐热性能被提出了越来越高的硬性要求。例如我国公安部早在2006年就发布了国家标准GB20286
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2006——“公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识”。根据该标准的规定，公共场所使用的包括装饰布织物、家具及组件、电线电缆、建筑制品等产品都必须使用阻燃产品。因此，许多厂商通过添加卤系阻燃剂，特别是价格低廉的溴化阻燃剂，以满足各类法规的标准。虽然卤系阻燃剂能有效降低火灾的发生概率，但是卤化阻燃剂特别是溴化阻燃剂在高温条件下分解产生有毒物质，会影响人类的健康。
[0004]与卤族元素相比，含氮、磷、硅等的有机无卤阻燃剂由于具有环保、能够在絮凝相和气相两相起到阻燃作用而脱颖而出。无机填料是最为常见的一类添加型阻燃剂，具体包括氢氧化物(Al(OH)3、Mg(OH)2)、SiO2、红磷、聚磷酸铵、硼酸盐(硼酸锌)等。无机填料主要是通过物理方式分散到基体材料中。该类材料具有热稳定性优异、无毒性、不易挥发等特点。其中，用量最大、最广泛的无机阻燃剂要属以Al(OH)3、Mg(OH)2为代表的金属氢氧化物(LDH)类。金属氢氧化物在燃烧及受热的过程中，能够发生强烈的吸热的分解反应，同时产生水以及金属氧化物。通过该反应能够带走燃烧所产生的大部分热量，而反应产生的水也能以水蒸气的形式稀释氧气浓度、有效降低氧气与可燃物质的接触概率实现阻燃。另外，在凝聚相中，分解生成的金属氧化物能够形成阻隔层效应，以隔热阻氧的方式发挥阻燃作用。
[0005]然而，为了达到理想的阻燃效果需要向基体中添加大量无机阻燃剂，如通常Al(OH)3添加量达到了40～60wt％。大量的添加阻燃剂会导致其分散性变差，与基体材料的相容性明显降低，从而对材料的加工性能和力学性能带来较大的负面影响。因此最终由于无机填料的阻燃效率低使得最终添加量较大、与基体树脂的相容性差、影响力学性能等缺点而造成实际应用受限。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的不足之处，本专利技术旨在通过包括使金属或合适的金属化合物，制备一种三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料，使其具有阻燃性能及与高的聚合物相容性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下按技术方案：
[0008]一种三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料制备方法，包括如下步骤：
[0009]1)N2保护下将氰尿酸加入去离子水中加热至50～70℃，配制成氰尿酸溶液；
[0010]2)将三价金属盐和二价金属盐加入所述氰尿酸溶液中搅拌至充分溶解，之后加入尿素搅拌至充分溶解；
[0011]3)将步骤2)搅拌均匀的溶液加入聚四氟乙烯反应釜中水热反应一段时间，自然冷却，水洗干燥得到产物氰尿酸/LDH；
[0012]4)取所述氰尿酸/LDH加入热的三聚氰胺溶液中，反应2～12h得到三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合物。
[0013]优选地，所述三价金属盐为X(NO4)3或X2(SO4)3，其中X为Mn、Al、La、Cr、Co、Fe、Ni的一种。
[0014]优选地，所述二价金属盐为R(NO4)2或RSO4，其中R为Mn、Mg、Zn、Co、Fe、Ca的一种。
[0015]优选地，所述三价金属盐、二价金属盐和尿素的摩尔比为(1:2:1)～(1:4:2)。
[0016]优选地，所述氰尿酸与三价金属盐的摩尔比在(1:2)～(1:4)之间。
[0017]优选地，所述氰尿酸/R
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X LDH与三聚氰胺的摩尔比在(1:1.4)～(1:2)之间。
[0018]优选地，所述步骤3)中水热反应为分段水热反应，第一段水热温度在100～150℃之间，水热时间为1～12h之间；第二段水热温度在70～95℃，水热时间为6～120h之间。
[0019]优选地，所述热的三聚氰胺溶液温度在80～95℃之间。
[0020]本专利技术提供一种如上所述的制备方法制得的三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用水溶性三价金属和二价金属的硫酸盐或硝酸盐作为原材料，采用一步水热法制备出氰尿酸/LDH复合材料，进一步利用氢键作用使三聚氰胺和层中氰尿酸反应，生产高效热稳定的无卤有机无机复合阻燃剂。由于LDH的限制作用，使得三聚氰胺只能缓慢和氰尿酸发生反应，无需在反应体系中添加缓释材料。本专利技术所使用的材料具有较高的稳定性，且无毒无害，不会造成资源浪费与附加污染的形成，制备过程简便高效；由于材料和高分子材料相容性极好，且阻燃性能高效，制得的复合材料可以用作环氧树脂、人造革等聚合物的阻燃添加剂。在环氧树脂中仅添加2％时，就可使末端产品的PHRR(热释放速率峰值)降低71％，UL
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94达到V
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0级，是一种绿色高效的阻燃材料。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为实施例1的SEM图。
[0024]图2为实施例1和对比例1的XRD图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构
成冲突就可以相互结合。
[0027]一种三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料的制备包括如下步骤：
[0028]将氰尿酸加入N2保护下的热去离子水中，配置成氰尿酸溶液；将三价金属盐和二价金属盐加入氰尿酸溶液中搅拌至充分溶解，之后加入尿素搅拌至充分溶解；将步骤2)搅拌均匀的溶液加入聚四氟乙烯反应釜中水热反应一段时间，自然冷却，水洗干燥得到产物氰尿酸/LDH；取所制备的氰尿酸/LDH加入热的三聚氰胺溶液中，反应2～12h得到三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合物。
[0029]实施例1：以氰尿酸、硝酸铝、硝酸镁、尿素为原料，控制四种原料比例依次为＝1:1:2:0.5。首先将2.58g氰尿酸加入70mL去离子水中，并将水温加热至60℃直至氰尿酸完全溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)N2保护下将氰尿酸加入去离子水中加热至50～70℃，配制成氰尿酸溶液；2)将三价金属盐和二价金属盐加入所述氰尿酸溶液中搅拌至充分溶解，之后加入尿素搅拌至充分溶解；3)将步骤2)搅拌均匀的溶液加入聚四氟乙烯反应釜中水热反应一段时间，自然冷却，水洗干燥得到产物氰尿酸/LDH；4)取所述氰尿酸/LDH加入热的三聚氰胺溶液中，反应2～12h得到三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合物。2.如权利要求1所述的三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料制备方法，其特征在于，所述三价金属盐为X(NO4)3或X2(SO4)3，其中X为Mn、Al、La、Cr、Co、Fe、Ni的一种。3.如权利要求1所述的三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述二价金属盐为R(NO4)2或RSO4，其中R为Mn、Mg、Zn、Co、Fe、Ca的一种。4.如权利要求1所述的三聚氰胺氰尿酸盐/LDH复合阻燃材料的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周龙生，王元有，肖伽励，臧文宾，马梦雪，尤兴田，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：