一种具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂及其制备方法，其中具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂由核层和壳层结构构成，核层结构为阻燃剂，壳层结构为硅烷偶联剂接枝抗氧化剂；核层和壳层结构的质量比为：10：1.5～4.2。本发明专利技术在阻燃剂壳层引入含硅壳层和抗氧化剂，得到了大分子量的抗氧剂，使得抗氧化剂具有耐迁移、防析出的效果；壳层含有苯环结构与硅、氮阻燃元素，可以与囊芯阻燃剂发挥核壳协效阻燃的作用，提高阻燃性能。微胶囊化壳层有机分子结构可提高阻燃剂与聚合物的界面相容性，从而提高阻燃剂的耐迁移性和聚合物材料的机械性能。因此，所制备的抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂具有长期耐迁移、防析出的优异阻燃和抗氧化的功能。和抗氧化的功能。和抗氧化的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于阻燃剂合成
，具体涉及一种具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]高分子树脂具有优良的韧性、强度、耐磨、耐冲击性、耐低温等优点，广泛应用于建筑、交通、化工、机械、通讯等相关领域。但是大部分高分子材料属于易燃材料，在使用过程中容易被引燃从而引发火灾。同时高分子材料在长期服役过程中也容易被热氧化降解，造成产品表面出现斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化及光泽颜色改变，造成聚合物材料的力学、电学和服役性能的全面退化。为此需要加入阻燃剂和抗氧化剂来提升高分子材料的阻燃和抗老化性能以满足市场需求。
[0003]目前，现有技术是直接在高分子材料中加入阻燃剂和商业化小分子抗氧剂来同时达到阻燃和抗老化的功能。抗氧剂多为小分子化合物，在加工和使用的过程中，不但容易挥发、迁移而丧失抗氧化性能，而当其添加量比较高时又会出现“喷霜”现象，污染聚合物材料所使用的环境。Hu等研究表明(Journal of Hazardous Materials 352(2018)92
‑
100)，阻燃材料在长期服役过程中，阻燃元素及阻燃剂会发生迁移到材料表面，导致阻燃剂的析出，从而导致高分子材料阻燃性能的降低。因此，直接在高分子材料中添加阻燃剂与抗氧剂，在长期使用过程中抗氧剂与阻燃剂会发生迁移、析出，导致高分子材料的抗老化性能与阻燃性能变差。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供了一种具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂及其制备方法。本专利技术微胶囊化阻燃剂在聚合物材料中使用时，具有有长期耐迁移、防析出的优异阻燃和抗氧化的功能，进而满足高分子材料长期阻燃与抗老化性能的要求。
[0005]本专利技术具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂，由核层和壳层结构构成，其中核层结构为阻燃剂，壳层结构为硅烷偶联剂接枝抗氧化剂；核层和壳层结构的质量比为：10：1.5～4.2。
[0006]所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、金属双氢氧化物、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇、聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪、次磷酸铝、次膦酸铝、可膨胀石墨、硼酸锌、石墨烯、过渡金属二硫化物、碳纳米管、埃洛石、海泡石和高岭土中的一种或多种按任意比例混合。
[0007]所述抗氧化剂选自3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯丙酸、3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酸、4
‑
氨基
‑
1,2,2,6,6
‑
五甲基哌啶、4
‑
氨基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶、4
‑
羟基
‑
1,2,2,6,6
‑
五甲基哌啶、4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶醇中的一种。
[0008]所述硅烷偶联剂为硅烷前驱体1或硅烷前驱体2；所述硅烷前驱体1选自正硅酸四乙酯(TEOS)、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)中的一种；所述硅烷前驱体2选自异氰酸丙基
三乙氧基硅烷(IPTS)、γ
‑
(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)中的一种。
[0009]本专利技术具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂的制备方法，包括如下路线：
[0010]路线一：先水解再接枝
[0011]1a、以阻燃剂(Flame retardant，简写为FR)为原料，将硅烷前驱体1与水和乙醇组成的混合溶剂(水与乙醇比例为1:3)加入到反应体系中，调节pH至10，加入OP
‑
10乳化剂，升温至40
‑
60℃反应4～8h；反应结束后降至室温，过滤洗涤干燥，所得产物在烘箱中50℃干燥至恒重，得到固体产物(SiFR)。
[0012]1b、以3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯丙酸或3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酸为原料，将二氯亚砜与溶剂加入到反应体系中，在氮气氛围中升温至40
‑
60℃反应4～8h；反应结束后降至室温，旋蒸回收溶剂，得到粘稠液体产品R1‑
Cl。
[0013]1c、将1a获得的固体产物分散在溶剂中，加入三乙胺作为缚酸剂，然后将1b获得的产物R1‑
Cl滴加至体系中，在氮气氛围下升温至40
‑
60℃反应4～8h；反应结束后降至室温，过滤洗涤干燥，所得产物在烘箱中50℃干燥至恒重，得到产物MCFR。
[0014]路线二：先接枝再水解
[0015]2a、以R2‑
H或R1‑
Cl为原料，将硅烷前驱体2与溶剂加入到反应体系中，在氮气氛围中升温至40
‑
60℃反应4～8h；反应结束后降至室温，旋蒸回收溶剂，得到粘稠液体产品；
[0016]2b、以阻燃剂(Flame retardant，简写为FR)为原料，将2a获得的产物与水和乙醇组成的混合溶剂(水与乙醇比例为1:3)加入到反应体系中，调节pH至10，加入OP
‑
10乳化剂，升温至40
‑
60℃反应4～8h；反应结束后降至室温，过滤洗涤干燥，所得产物在烘箱中60℃干燥至恒重，得到产物MCFR。
[0017]所述硅烷前驱体1选自正硅酸四乙酯或3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷。
[0018]所述硅烷前驱体2选自正硅酸四乙酯、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷或γ
‑
(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
[0019]阻燃剂和硅烷前驱体的质量比为10：1～10：3。
[0020]R1‑
Cl为3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酰氯或3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯丙酰氯。
[0021]R2‑
H为4
‑
氨基
‑
1,2,2,6,6
‑
五甲基哌啶、4
‑
氨基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶、4
‑
羟基
‑
1,2,2,6,6
‑
五甲基哌啶或4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶。
[0022]R1‑
Cl或R2‑
H的添加量为阻燃剂总质量的5～12wt％。
[0023]所述溶剂选自四氢呋喃、二甲亚砜、环己烷、环己酮、三氯甲烷、甲苯、二甲苯、苯、二氧六环、乙酸乙酯、丙酮、丁酮等溶剂中的一种或多种。
[0024]反应温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂，其特征在于：所述微胶囊化阻燃剂由核层和壳层结构构成，其中核层结构为阻燃剂，壳层结构为硅烷偶联剂接枝抗氧化剂；核层和壳层结构的质量比为：10：1.5～4.2。2.根据权利要求1所述的微胶囊化阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、金属双氢氧化物、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇、聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪、次磷酸铝、次膦酸铝、可膨胀石墨、硼酸锌、石墨烯、过渡金属二硫化物、碳纳米管、埃洛石、海泡石、高岭土中的一种或多种按任意比例混合。3.根据权利要求1所述的微胶囊化阻燃剂，其特征在于：所述抗氧化剂选自3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯丙酸、3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酸、4
‑
氨基
‑
1,2,2,6,6
‑
五甲基哌啶、4
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氨基
‑
2,2,6,6
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四甲基哌啶、4
‑
羟基
‑
1,2,2,6,6
‑
五甲基哌啶、4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶醇中的一种。4.根据权利要求1所述的微胶囊化阻燃剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷前驱体1或硅烷前驱体2；所述硅烷前驱体1选自正硅酸四乙酯、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷中的一种；所述硅烷前驱体2选自异氰酸丙基三乙氧基硅烷、γ
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(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。5.一种权利要求1、2、3或4所述的具有抗氧化功能的微胶囊化阻燃剂的制备方法，其特征在于通过先水解再接枝的方法制备获得，包括如下路线：1a、以阻燃剂为原料，将硅烷前驱体1与水和乙醇组成的混合溶剂加入到反应体系中，调节pH至10，加入OP
‑
10乳化剂，升温至40
‑
60℃反应4～8h；反应结束后降至室温，过滤洗涤干燥，得到固体产物SiFR；1b、以3，5
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二叔丁基
‑4‑
羟基苯丙酸或3，5
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二叔丁基
‑4‑
羟基苯甲酸为原料，将二氯亚砜与溶剂加入到反应体系中，在氮气氛围中升温至40
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【专利技术属性】
技术研发人员：汪碧波，贾鹏飞，宋磊，胡源，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：