一种阻燃剂及其制备方法和阻燃树脂技术

本发明专利技术公开了一种阻燃剂及其制备方法和阻燃树脂，涉及阻燃材料技术领域，所述阻燃剂包括掺杂偏硼酸锌和包覆在所述掺杂偏硼酸锌表面的阴离子表面活性剂；其中，所述掺杂偏硼酸锌的化学式为：Zn1‑

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃剂及其制备方法和阻燃树脂

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[0001]本专利技术涉及阻燃材料
，具体涉及一种阻燃剂及其制备方法和阻燃树脂。

技术介绍
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[0002]硼酸锌是一种环保型的非卤素阻燃剂，具有无毒、低水溶性、高热稳定性等特点，被广泛应用在塑料、橡胶、涂料等领域。硼酸锌在一定温度下能够吸热分解成氧化锌和氧化硼，形成粘流态无机阻燃陶瓷涂层，从而附着在基体表面阻碍可燃性气体的逸出，同时该吸热过程会部分抵消基体燃烧释放的热量，进一步提高阻燃效果。但是，以ZnB2O4作为阻燃剂的阻燃树脂在燃烧后形成的表面炭层致密度低、且炭层分布不均匀，导致其应用范围受到了限制。此外，ZnB2O4在树脂中的相容性差，容易团聚，导致树脂的力学性能恶化，使得ZnB2O4的应用受到了很大限制。
[0003]中国专利CN 103937031A公开了一种改性硼酸锌及其制备方法，以聚二甲基硅氧烷与硅烷偶联剂作为改性剂，将硼酸、氧化锌和改性剂在水中进行反应，得到改性硼酸锌。该方法虽然提高了材料的各项机械性能，但是该方法步骤繁琐，化学反应过程复杂，难以控制，不利于工业化推广和生产。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的偏硼酸锌阻燃效果不理想且与聚合树脂相容性差的技术问题，提供一种阻燃剂及其制备方法和阻燃树脂。
[0005]本专利技术的专利技术人发现，掺杂偏硼酸锌能够改善树脂燃烧后的表面炭层致密度、提高炭层分布的均匀性；但是掺杂偏硼酸锌表面呈极性，亲水疏油，导致其与树脂基材共混时，在聚合树脂中难以均匀分散，与聚合树脂的相容性差，会导致聚合树脂的力学性能得不到有效提升，这同样限制了掺杂偏硼酸锌的进一步应用。通过选择合适的表面改性剂对掺杂偏硼酸锌进行表面改性，能够增加掺杂偏硼酸锌的亲油性，提高其与聚合树脂的相容性，进而提高制得的阻燃树脂的力学性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的目的之一在于提供一种阻燃剂，包括掺杂偏硼酸锌和包覆在所述掺杂偏硼酸锌表面的阴离子表面活性剂；其中，所述掺杂偏硼酸锌的化学式为：Zn1‑
x
M
x
B2O4，0.05≤x≤0.45；M选自VIB族、VIIB族和VIII族金属中的至少一种。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种制备阻燃剂的方法，所述方法包括：
[0008]将锌源、硼源和掺杂源混合得到的混合物进行高温固相反应，得到掺杂偏硼酸锌；接着在溶剂存在下，将所述掺杂偏硼酸锌与阴离子表面活性剂进行搅拌；再将混合得到的混合物进行抽滤、干燥，得到所述阻燃剂。
[0009]其中，所述掺杂源选自VIB族金属源、VIIB族金属源和VIII族金属源中的至少一种。
[0010]本专利技术的目的之三在于提供一种阻燃复合物，包括主阻燃剂和协效阻燃剂；所述主阻燃剂为前述的阻燃剂或者根据前述的方法制备得到的阻燃剂。
[0011]本专利技术的目的之四在于提供一种阻燃树脂，以聚合树脂的用量为100重量份计，所述阻燃树脂包含100重量份聚合树脂、5
‑
80重量份的前述的阻燃复合物和0
‑
70重量份的助剂。
[0012]本专利技术的有益效果是：
[0013]1)本专利技术通过对偏硼酸锌进行掺杂，再将掺杂偏硼酸锌进行表面改性，能够增加偏硼酸锌的亲油性，提高其与聚合树脂的相容性，显著提高阻燃树脂的力学性能和阻燃性能；
[0014]2)本专利技术提供的制备方法简单，能够进行工业化生产。
附图说明：
[0015]图1为制备例1
‑
3和制备例10制得的产物的XRD图；
[0016]图2为制备例9制得的产物的XRD图；
[0017]图3为制备例1制得的产物在不同倍率下的SEM图；
[0018]图4为制备例11制得的产物在不同倍率下的SEM图；
[0019]图5为制备例16制得的产物的SEM图；
[0020]图6为制备例17制得的产物在不同倍率下的SEM图；
[0021]图7为制备例18制得的产物在不同倍率下的SEM图；
[0022]图8为制备例19制得的产物在不同倍率下的SEM图。
具体实施方式：
[0023]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本专利技术。
[0024]如前所述，本专利技术提供了一种阻燃剂，包括掺杂偏硼酸锌和包覆在所述掺杂偏硼酸锌表面的阴离子表面活性剂；其中，所述掺杂偏硼酸锌的化学式为：Zn1‑
x
M
x
B2O4，0.05≤x≤0.45；M选自VIB族、VIIB族和VIII族金属中的至少一种。
[0025]本专利技术提供的阻燃剂与聚合树脂的相容性好，能够同时提高阻燃树脂的阻燃性能和力学性能。优选条件下，所述阴离子表面活性剂选自磷酸酯盐、脂肪酸盐、磺酸盐和硫酸酯盐中的至少一种，优选为磷酸酯盐。
[0026]本专利技术中，优选地，所述磷酸酯盐选自六烷基磷酸酯盐、十二烷基磷酸酯盐、十六烷基磷酸酯盐和十八烷基磷酸酯盐中的至少一种；进一步优选六烷基磷酸酯盐，例如可以是植酸钠、植酸镁、植酸铝和植酸锌中的至少一种。
[0027]本专利技术中，优选地，所述脂肪酸盐选自C2‑
C
18
的脂肪酸盐中的至少一种，例如可以是硬脂酸盐、月桂酸盐、棕榈酸盐、油酸盐和乙酸盐中的至少一种；进一步优选C
16
‑
C
18
的脂肪酸盐中的至少一种。进一步地，所述脂肪酸盐选自脂肪酸钾、脂肪酸钠、脂肪酸钙、脂肪酸镁、脂肪酸铝、脂肪酸锌和脂肪酸铵中的至少一种，进一步优选脂肪酸钠、脂肪酸镁、脂肪酸锌和脂肪酸铝中的至少一种。
[0028]本专利技术中，所述磺酸盐选自脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐、烷基苯磺酸钠、磺基琥珀酸盐和烷基磺酸盐中的至少一种；所述硫酸酯盐选自月桂醇硫酸酯钠和月桂醚硫酸酯钠中的至少一种。
[0029]本专利技术中，吸油值的测定方法：称取1g待测粉体，逐滴滴加邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，慢慢研压，直至用调墨刀研压使之成团不散，记录所使用的DOP的质量；吸油值的计算公式如下所示：
[0030]吸油值＝m3/m2×
100％
[0031]其中，m3为DOP的质量，m2为待测粉体的质量。
[0032]本专利技术所述的吸油值能够表征待测粉体的极性，吸油值越小，说明待测粉体表面的极性越小。
[0033]本专利技术中，所述阻燃剂的吸油值为0.3
‑
0.8；优选为0.3
‑
0.78。
[0034]本专利技术中，掺杂偏硼酸锌和阴离子表面活性剂的比例应当控制在合理的范围内，掺杂偏硼酸锌的比例过高，会导致掺杂偏硼酸锌的表面不能被阴离子表面活性剂有效包覆，也即掺杂偏硼酸锌的亲油性不能得到有效改善；优选条件下，所述掺杂偏硼酸锌和阴离子表面活性剂的重量比为(0.5
‑
10):1。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃剂，其特征在于：包括掺杂偏硼酸锌和包覆在所述掺杂偏硼酸锌表面的阴离子表面活性剂；其中，所述掺杂偏硼酸锌的化学式为：Zn1‑
x
M
x
B2O4，0.05≤x≤0.45；M选自VIB族、VIIB族和VIII族金属中的至少一种。2.根据权利要求1所述的阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂的吸油值为0.3
‑
0.8；优选为0.3
‑
0.78；优选地，所述掺杂偏硼酸锌和所述阴离子表面活性剂的重量比为(0.5
‑
10):1。3.根据权利要求1或2所述的阻燃剂，其特征在于：M选自Cr、Mn、Fe、Co、Ni、W和Mo中的至少一种；优选地，0.1≤x≤0.25。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的阻燃剂，其特征在于：所述阴离子表面活性剂选自磷酸酯盐、脂肪酸盐、磺酸盐和硫酸酯盐中的至少一种；优选地，所述磷酸酯盐选自六烷基磷酸酯盐、十二烷基磷酸酯盐、十六烷基磷酸酯盐和十八烷基磷酸酯盐中的至少一种；进一步优选六烷基磷酸酯盐；优选地，所述脂肪酸盐选自C2‑
C
18
的脂肪酸盐中的至少一种；进一步优选C
16
‑
C
18
的脂肪酸盐中的至少一种。5.一种制备阻燃剂的方法，其特征在于，所述方法包括：将锌源、硼源和掺杂源混合得到的混合物进行高温固相反应，得到掺杂偏硼酸锌；接着在溶剂存在下，将所述掺杂偏硼酸锌与阴离子表面活性剂进行搅拌；再将搅拌得到的混合物进行抽滤、干燥，得到所述阻燃剂；其中，所述掺杂源选自VIB族金属源、VII...

【专利技术属性】
技术研发人员：章彬，蒋学鑫，王韶晖，
申请(专利权)人：安徽壹石通材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：