一种改性水滑石阻燃剂及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种改性水滑石阻燃剂，所述改性水滑石阻燃剂由植酸和氨基磺酸胍插层进入镁铝水滑石制得。结合焙烧复原法和离子交换将氨基磺酸胍和植酸根引入水滑石层间，制得复合插层的改性水滑石阻燃剂，该水滑石阻燃剂内含有大量的磷、氮原子，其阻燃效果优异。同时在水滑石外层通过化学改性接枝六氯环三磷腈，提高了水滑石与有机相的相容性，有利于提高水滑石作为阻燃剂添加到有机相时的分散性。本发明专利技术还提供了一种将上述改性水滑石阻燃剂应用于电缆料制备中得到一种抑烟阻燃电缆料，通过适量添加改性水滑石阻燃剂可以有效提高电缆料的阻燃效果和抑烟性能，改性水滑石阻燃剂可以在电缆料体系中稳定的分散，阻燃性能稳定。阻燃性能稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种改性水滑石阻燃剂及其应用


[0001]本专利技术涉及水滑石
，具体涉及一种改性水滑石阻燃剂及其应用。

技术介绍

[0002]水滑石(LDH)是一类具层状双羟基复合金属氧化物的新型无机功能材料，广泛应用于阻燃、催化、吸附等领域。特别是近年来在阻燃方面的研发应用受到极大关注，镁铝水滑石阻燃材料兼具Al(OH)3和Mg(OH)2的阻燃优点，并避免它们各自的缺陷，具阻燃、消烟、填充和热稳定性等多种功能，是一种高效、环保、消烟型无毒无卤的新型阻燃剂。在用作阻燃抑烟剂时，LDHs碱性的特性可以在燃烧发生初期吸附基底物质热裂解时产生的酸性气体，如硫化氢，二氧化硫等。这一特性是类水滑石可以减少释放烟量的原由之一。
[0003]随着经济的迅速发展，电线电缆在各个行业、领域中都得到广泛的应用，电气火灾事故的频繁发生，电线电缆的阻燃问题逐渐引起世界各国的重视。电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，对电缆护套料的质量要求日益增加。电线电缆绝缘及护套用塑料俗称电缆料，其中包括了橡胶、塑料、尼龙等多种品种，这些材料均为高分子材料，存在易燃和燃烧时产生大量烟的缺点。业界常用的做法为向这些基料中添加阻燃剂和氢氧化镁/氢氧化铝，来获得电缆料的无烟阻燃性能。但是，这种无机物存在与电缆材料的有机物的相容性差，易析出的缺点，最终导致电缆料的阻燃性能降低。水滑石具有一定的阻燃效果，但LDHs同样具有无机物阻燃剂的缺点，其阻燃效能较低，添加量较大，并且表面强亲水性使LDHs无法良好分散于聚合物基体中。因此对LDHs进行有机化改性，提高其在聚合物基体中分散性和阻燃效果对提升电缆料的性能具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种改性水滑石阻燃剂及其应用，该水滑石作为阻燃电缆料的添加原料之一，对电缆的抑烟阻燃有突出的效果。通过对水滑石进行不同阴离子插层改性，提高水滑石的阻燃能力，同时对水滑石外表面接枝改性，可以提高水滑石和有机相的相容性，水滑石分散更完全，有利于提高电缆料的机械性能。
[0005]为达上述目的，本专利技术提供了一种改性水滑石阻燃剂，所述改性水滑石阻燃剂由植酸和氨基磺酸胍插层进入镁铝水滑石制得。其制备方法包括如下步骤：
[0006]S1:采用尿素法制备CO
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为层间阴离子的镁铝水滑石,其中镁铝水滑石的Mg/Al摩尔比为1.5～2.5；优选摩尔比为2。
[0007]S2:取适量的镁铝水滑石于马弗炉中，煅烧4～4.5h得到双金属复合氧化物LDO；
[0008]S3:将植酸钠与氨基磺酸胍分别溶于除CO2的去离子水中，搅拌5min得到植酸钠溶液和氨基磺酸胍溶液；
[0009]S4:在氮气环境下，将所述双金属复合氧化物LDO充分分散至除CO2的去离子水中
并升温至80℃，加入稀硝酸调节溶液PH值为6，边搅拌边加入所述氨基磺酸胍溶液，持续搅拌使其反应6h后加入植酸钠溶液，继续反应3h得到沉淀物1；
[0010]S5：将所述沉淀物1过滤用除CO2的去离子水反复洗涤至中性，对沉淀物1进行表面接枝改性得到沉淀物2；
[0011]S6:将沉淀物2离心分离用除CO2的去离子水反复洗涤至洗涤上层清液PH值为6.8～7，低温干燥得到所述改性水滑石阻燃剂。
[0012]优选的，在上述所述步骤S5中，采用硅烷偶联剂和六氯环三磷腈对沉淀物1进行表面改性，所述硅烷偶联剂与所述沉淀物1的质量比为2：1，所述六氯环三磷腈与所述沉淀物1的质量比为5～8：1。
[0013]优选的，对沉淀物1进行表面改性具体步骤为：S501：将硅烷偶联剂溶解在10：1的乙醇和水得到混合液，沉淀物1在洗涤后加入至所述混合液中，持续搅拌至沉淀物1分散完全；S502：加入乙酸调节混合液PH为3～4；S503：在氮气氛围下，加热混合液至85～90℃，持续搅拌反应24h干燥得到固体物1；S504：将固体物1溶于四氢呋喃中得到悬浊液，同时将六氯环三磷腈与乙二胺四乙酸均匀分散于四氢呋喃溶液中得到结合酸试剂，六氯环三磷腈与乙二胺四乙酸的质量比为1：1,在氮气环境下往悬浊液中加入结合酸试剂，升温至65℃搅拌反应6h得到沉淀物2。
[0014]优选的，在上述所述步骤S2中，所述马弗炉以10℃/min阶段性升温，煅烧温度保持在500～550℃。
[0015]优选的，所述植酸钠和所述氨基磺酸胍的质量比为3：1，所述镁铝水滑石与所述植酸钠和所述氨基磺酸胍之和的投料质量比为1：1～3。
[0016]本专利技术还提供了一种改性水滑石阻燃剂的应用，将上述改性水滑石阻燃剂用于制备一种抑烟阻燃电缆料。
[0017]优选的，所述抑烟阻燃电缆料包括以下重量份原料：改性乙烯
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醋酸乙烯共聚物50～65份，低密度聚乙烯树脂15～20份，乙烯
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辛烯共聚物5～10份，改性水滑石阻燃剂3～10份，抗氧剂1～2份，分散剂2～4份，抗老剂1～2份、氧化锌2～5份、润滑剂1～3份。
[0018]优选的，所述改性乙烯
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醋酸乙烯共聚物由乙烯
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醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐制得，所述乙烯
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醋酸乙烯共聚物和所述马来酸酐的接枝比例为100：5～7。
[0019]优选的，所述乙烯
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醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐的制备方法为：将马来酸酐、过氧化二异丙苯和苯乙烯溶解在丙酮溶液中，边搅拌边加入乙烯
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醋酸乙烯共聚物直至充分混合，将溶液放置恒温60℃烘箱中12h使丙酮完全挥发得到固状物；将固状物加入单螺杆挤出机造粒得到改性乙烯
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醋酸乙烯共聚物，所述单螺杆挤出机进料段温度为60～70℃，融化段温度为140～160℃，均化段温度为150℃。
[0020]优选的，所述抑烟阻燃电缆料制备方法为：按比例将改性乙烯
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醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯树脂和乙烯
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辛烯共聚物120～130℃密炼20min后加入改性水滑石阻燃剂、抗氧剂、分散剂、抗老剂、氧化锌和润滑剂，120℃恒温密炼40min得到混合料；将混合料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，得到所述抑烟阻燃电缆料。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种改性水滑石阻燃剂，结合焙烧复原法和离子交换将氨基磺酸胍和植酸根引入水滑石层间，制得复合插层的改性水滑石阻燃剂，该水滑石阻燃剂内含有大量的磷、氮原子，其阻燃效果优异。同时在水滑石外层通过化学改性接
枝六氯环三磷腈，大大提高了水滑石与有机相的相容性，有利于提高水滑石作为阻燃剂添加到有机相时的分散性。本专利技术还提供了一种将上述改性水滑石阻燃剂应用于电缆料制备中得到一种抑烟阻燃电缆料，通过适量添加改性水滑石阻燃剂可以有效提高电缆料的阻燃效果和抑烟性能，改性水滑石阻燃剂可以在电缆料体系中稳定的分散，电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性水滑石阻燃剂，其特征在于，所述改性水滑石阻燃剂由植酸和氨基磺酸胍插层进入镁铝水滑石制得，其制备方法包括如下步骤：S1:采用尿素法制备CO
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为层间阴离子的镁铝水滑石,其中镁铝水滑石的Mg/Al摩尔比为1.5～2.5；S2:取适量的镁铝水滑石于马弗炉中，煅烧4～4.5h得到双金属复合氧化物LDO；S3:将植酸钠与氨基磺酸胍分别溶于除CO2的去离子水中，搅拌5min得到植酸钠溶液和氨基磺酸胍溶液；S4:在氮气环境下，将所述双金属复合氧化物LDO充分分散至除CO2的去离子水中并升温至80℃，加入稀硝酸调节溶液PH值为6，边搅拌边加入所述氨基磺酸胍溶液，持续搅拌使其反应6h后加入植酸钠溶液，继续反应3h得到沉淀物1；S5：将所述沉淀物1过滤用除CO2的去离子水反复洗涤至中性，对沉淀物1进行表面接枝改性得到沉淀物2；S6:将沉淀物2离心分离用除CO2的去离子水反复洗涤至洗涤上层清液PH值为6.8～7，低温干燥得到所述改性水滑石阻燃剂。2.根据权利要求1所述的改性水滑石阻燃剂，其特征在于：在上述所述步骤S5中，采用硅烷偶联剂和六氯环三磷腈对沉淀物1进行表面改性，所述硅烷偶联剂与所述沉淀物1的质量比为2：1，所述六氯环三磷腈与所述沉淀物1的质量比为5～8：1。3.根据权利要求2所述的改性水滑石阻燃剂，其特征在于：对沉淀物1进行表面改性具体步骤为：S501：将硅烷偶联剂溶解在10：1的乙醇和水得到混合液，沉淀物1在洗涤后加入至所述混合液中，持续搅拌至沉淀物1分散完全；S502：加入乙酸调节混合液PH为3～4；S503：在氮气氛围下，加热混合液至85～90℃，持续搅拌反应24h干燥得到固体物1；S504：将固体物1溶于四氢呋喃中得到悬浊液，同时将六氯环三磷腈与乙二胺四乙酸均匀分散与四氢呋喃溶液中得到结合酸试剂，六氯环三磷腈与乙二胺四乙酸的质量比为1：1，在氮气环境下往悬浊液中加入结合酸试剂，升温至65℃搅拌反应6h得到沉淀物2。4.根据权利要求1所述的改性水滑石阻燃剂，其特征在于：在上述所述步骤S2中，所述马弗炉以10℃/min阶段性升温，煅烧温度保持在500～550℃。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文林，何洁冰，关方文，
申请(专利权)人：呈和科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：