一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用，所述改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂包括蛭石、植酸、多糖聚合物和磷醛，所述多糖聚合物包括壳聚糖和/或壳聚糖衍生物；所述蛭石与所述植酸的质量比为11～25:1；所述蛭石与所述多糖聚合物的质量比为0.5～5:1；所述蛭石和所述磷醛的质量比为8～21:1。本发明专利技术利用生物质资源植酸和壳聚糖、以及磷醛对蛭石进行改性，通过物理和/或化学作用在蛭石层间和/或表面形成生物质复合层，降低蛭石的亲水性，形成改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，实现了同时兼顾阻燃剂的抗熔滴性能和阻燃性能；所得的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂可用于聚烯烃的阻燃。剂可用于聚烯烃的阻燃。剂可用于聚烯烃的阻燃。

【技术实现步骤摘要】
一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及阻燃材料
，具体涉及一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]膨胀阻燃剂(IFR)主要由酸源、气源和碳源三部分组成的一种新型阻燃剂，高分子材料燃烧时，酸源受热分解产生的磷酸作为脱水剂，使碳源脱水炭化；同时，受热反应产生的水蒸气和气源产生的不燃性气体使熔融体系膨胀发泡，形成膨胀碳层阻隔外界热量与氧气进入燃烧区，从而具有阻燃作用。IFR具有低烟、低毒、无腐蚀性气体产生等优点，成为当前阻燃技术开发的热点，近年来广泛应用于高分子材料的阻燃。
[0003]传统的IFR中常用的酸源为聚磷酸铵等含磷化合物，碳源为季戊四醇等多羟基化合物，其热稳定性差、易吸潮析出，与聚合物的相容性差，使其应用受到限制；而且针对聚烯烃聚合物的阻燃，传统IFR阻燃效率低，并且燃烧时易产生大量可燃熔滴物，从而带来次生灾害。
[0004]目前，主要通过增加IFR用量改善高分子材料的阻燃性，以及采用共聚改性和/或共混型等方式来提高聚烯烃抗熔滴性能，均实现了提高高分子材料抗熔滴性能与阻燃性能的效果。但共混改性的IFR添加量大，对高分子材料的物理性能产生一定的负面影响；共聚改性抗熔滴阻燃存在产率低，反应条件复杂，对阻燃高聚物有较高的选择性等缺点；且现有大多数聚烯烃高分子阻燃主要是通过可燃熔滴物带走部分热量实现阻燃，造成了高分子阻燃剂在阻燃性能和抗熔滴性能相互矛盾的问题，使得抗熔滴阻燃性能的研究成为一个难题。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术的主要目的是提出一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用，旨在解决现有高分子阻燃剂难以同时兼顾阻燃性能和抗熔滴性能的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，所述改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂包括蛭石、植酸、多糖聚合物和磷醛，所述多糖聚合物包括壳聚糖和/或壳聚糖衍生物；所述蛭石与所述植酸的质量比为11～25:1；所述蛭石与所述多糖聚合物的质量比为0.5～5:1；所述蛭石和所述磷醛的质量比为8～21:1。
[0007]可选地，所述多糖聚合物的分子量为50～600kDa。
[0008]可选地，所述壳聚糖衍生物包括壳聚糖磷酸盐、壳聚糖聚磷酸盐、壳聚糖磷酸三聚氰胺盐中的至少一种。
[0009]可选地，所述磷醛包括磷酸吡哆醛、DL
‑
甘油醛
‑3‑
磷酸、二磷酸尿核苷二醛、膦醛中的至少一种。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提出一种如上所述的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1、将蛭石在600～1000℃下煅烧5～8h，冷却、粉碎，得到蛭石粉末；
[0012]步骤2、将所述蛭石粉末分散在去离子水中形成蛭石分散液，在室温搅拌作用下向所述蛭石分散液中加入植酸溶液，继续在室温下搅拌反应30～120min，然后过滤、洗涤，得到粉末产物A；
[0013]步骤3、将所述粉末产物A分散在去离子水中形成溶液a，在室温搅拌作用下向所述溶液a中加入多糖聚合物溶液，继续在室温下搅拌反应30～120min，然后过滤、洗涤，得到粉末产物B；
[0014]步骤4、将所述粉末产物B分散在去离子水中形成溶液b，在室温搅拌作用下向所述溶液b中加入磷醛溶液，继续在室温下搅拌反应30～120min，然后过滤、洗涤，得到粉末产物C；
[0015]步骤5、对所述粉末产物C进行干燥、研磨过筛，制得改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂。
[0016]可选地，所述植酸溶液中植酸的质量浓度为5～20％，所述植酸溶液的pH值为1～5。
[0017]可选地，所述多糖聚合物溶液中多糖聚合物的质量浓度为1～5％，所述多糖聚合物溶液的pH值为5.5～9。
[0018]可选地，所述磷醛溶液中磷醛的质量浓度为0.5～4％。
[0019]进一步地，本专利技术还提出一种聚烯烃阻燃复合材料，所述聚烯烃阻燃复合材料包括聚烯烃基材以及如上所述的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂。
[0020]可选地，所述改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂的质量为所述聚烯烃基材质量的20～35％。
[0021]本专利技术提供的技术方案中，利用生物质资源植酸、壳聚糖和/或壳聚糖衍生物以及磷醛对蛭石进行改性，通过物理和/或化学作用在蛭石层间和/或表面形成生物质复合层，形成改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂。其中，无机蛭石具有优异的阻隔效应，可通过隔热、隔氧作用阻止聚合物燃烧；壳聚糖和/或壳聚糖衍生物含碳量高，可作为优质炭源；磷醛和植酸则提供了磷元素，可作为酸源，具有催化成炭作用。从而通过利用蛭石、生物质资源植酸、壳聚糖和/或壳聚糖衍生物和磷醛复合物中磷、碳、氮、硅协同作用，产生膨胀阻燃效应；同时，生物质资源植酸、壳聚糖和/或壳聚糖衍生物和磷醛之间产生物理和/或化学复合作用，以及生物质资源复合物在蛭石层间和/或表面作用，在聚合物高温燃烧时自身和/或与蛭石形成化学交联结构、及磷(膦)酰高效阻燃基团，使得阻燃剂具有抗熔滴效果和高效阻燃效应。
[0022]综合上述，本专利技术充分利用了无机蛭石的阻隔效应和生物质壳聚糖复合物的膨胀成炭作用，且制备方法简单，绿色环保。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅为本专利技术的一些实施例，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相关的附图。
[0024]图1为本专利技术提供的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂的制备方法的一实施例的流程示意图。
[0025]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0027]目前，通过增加阻燃剂用量改善高分子材料的阻燃性，以及采用共聚改性和/或共混改性等方式来提高聚烯烃抗熔滴性能，均实现了提高高分子材料抗熔滴性能与阻燃性能的效果。但共混改性的IFR添加量大，对高分子材料的物理性能产生一定的负面影响；共聚改性抗熔滴阻燃存在产率低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，其特征在于，所述改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂包括蛭石、植酸、多糖聚合物和磷醛，所述多糖聚合物包括壳聚糖和/或壳聚糖衍生物；所述蛭石与所述植酸的质量比为11～25:1；所述蛭石与所述多糖聚合物的质量比为0.5～5:1；所述蛭石和所述磷醛的质量比为8～21:1。2.如权利要求1所述的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，其特征在于，所述多糖聚合物的分子量为50～600kDa。3.如权利要求1所述的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，其特征在于，所述壳聚糖衍生物包括壳聚糖磷酸盐、壳聚糖聚磷酸盐、壳聚糖磷酸三聚氰胺盐中的至少一种。4.如权利要求1所述的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，其特征在于，所述磷醛包括磷酸吡哆醛、DL
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甘油醛
‑3‑
磷酸、二磷酸尿核苷二醛、膦醛中的至少一种。5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将蛭石在600～1000℃下煅烧5～8h，冷却、粉碎，得到蛭石粉末；步骤2、将所述蛭石粉末分散在去离子水中形成蛭石分散液，在室温搅拌作用下向所述蛭石分散液中加入植酸溶液，继续在室温下搅拌反应30～120min，然后过滤、洗涤，得到粉末产物A；步骤3、将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜永斌，梁力旭，侯如意，李绍维，宛鹏超，朱磊，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：