一种基于蛭石的复合阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种基于蛭石的复合阻燃剂及其制备方法，通过对纳米蛭石进行酸化插层、粒径浮选、氨基偶联和阻燃剂插层，制得基于蛭石的复合阻燃剂。本发明专利技术先用四甲基溴化铵将紧密贴合的蛭石层间撑开，形成具有层间空间的结构，随后采用浮选法尽量得到粒径均匀的蛭石颗粒，再采用带有氨基的硅烷偶联剂，将蛭石片层内部进行氨基化，保证后续阻燃剂进入层间。本发明专利技术将三聚磷酸钠等阻燃剂插层到蛭石层间，两者协同阻燃，具有优异的阻燃性能，且本发明专利技术复合阻燃剂与聚合物相容性好，制得的防火涂料附着力高，热稳定性好的缺点。热稳定性好的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蛭石的复合阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃剂
，尤其涉及一种基于蛭石的复合阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]阻燃剂是一种能够赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，阻燃剂按照使用方法可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。近年来人们的环保意识越来越强，对防火安全及制品阻燃的要求越来越高，无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已成为人们追求的目标。其中，无机阻燃剂表现出良好的环保性能，但阻燃性能不如有机阻燃剂优异。但一些有机阻燃剂含有卤素，且在塑料、树脂等高分子中由于分子量较小，会发生迁移和析出。
[0003]目前研究较多的无卤阻燃剂主要有碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、层状硅酸盐材料、无机磷系、硼系、膨胀石墨等无机阻燃材料以及有机氮、磷系阻燃剂等。无卤阻燃剂虽然具有环保、低烟等优点，但是单一的阻燃成分也具有阻燃效果差、抑烟效果不佳等缺点。
[0004]蛭石层间为单分子水合层，每层蛭石由硅氧四面体构成，以层间氢键方式连接，水分子也以氢键形式连接每层硅氧四面体，大大增加了体系的触变性。蛭石熔点1370
‑
1400℃，导热系数极低0.046W/(M
·
K)。遇火受热层间膨胀2
‑
40倍，具有优异的阻燃特性。
[0005]专利CN104804440B公开了一种硅橡胶/蛭石复合材料的制法，它是膨胀蛭石与二元异氰酸酯反应：制得异氰酸酯修饰的膨胀蛭石，在膨胀蛭石表面生成一层异氰酸酯活性分子膜；然后与缩合型硅橡胶聚合生成硅橡胶/膨胀蛭石预聚体；最后硅橡胶/膨胀蛭石预聚体加入硅烷偶联剂进行交联，生成硅橡胶/膨胀复合弹性体材料。膨胀蛭石掺杂之后，硅橡胶的力学性能、保温性能、阻燃性能虽有提高，但远不及有机阻燃剂的效果。
[0006]专利CN115160645A公开了一种蛭石复配阻燃材料的制备方法，所述蛭石复配阻燃材料包括蛭石、碳纳米管、磷酸硼、氢氧化锡。该专利技术的制备方法通过预处理蛭石，制备蛭石碳纳米管复合材料，晶化处理制备蛭石阻燃材料，混入有机塑料材料，加入固化剂制得具有高阻燃性能的塑料成品，但是碳纳米管造价昂贵且并未彻底解决无机阻燃剂的局限性。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的不足，本专利技术需要解决的技术问题在于提供一种基于蛭石的复合阻燃剂及其制备方法，采用不同阻燃成分制备复合阻燃剂，利用其协同效应和插层效应，克服了现有技术中阻燃剂分子直接分散在材料中对材料性能的影响，共同提高阻燃剂的阻燃抑烟效果。
[0008]为解决上述问题，本专利技术采用技术方案为：
[0009]其一，本专利技术提供一种基于蛭石的复合阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)酸化插层
[0011]将60～80重量份的纳米蛭石、8～10重量份的四甲基溴化铵和0.5～2重量份的98％硫酸加入到500重量份的去离子水中，在80℃下搅拌反应4～8小时后，过滤、洗涤、干
燥，得到四甲基溴化铵插层改性的蛭石。
[0012]在酸化插层前，蛭石的层间是紧密贴合的，酸化插层是利用四甲基溴化铵在酸性环境下将紧密结合的层间结构支撑起来，否则无法直接进行阻燃剂的插层。
[0013](2)粒径浮选
[0014]取1～8重量份的四甲基溴化铵插层改性的蛭石，加入4～8重量份的分散剂，用直径为2mm的氧化锆球在砂磨机中砂磨4～8h，再加入20～30重量份的去离子水，沉降12～24h，将上层清液离心、过滤、洗涤、干燥，得到粒径均匀且层间含有四甲基溴化铵的蛭石。
[0015]粒径范围过宽，会导致小粒径的蛭石或酸化插层后剥离的单片蛭石填在大粒径的层间，影响最终阻燃剂的插层效果，所以粒径范围在1μm
‑
100μm之间。
[0016](3)氨基偶联
[0017]在三口烧瓶中加入5～10重量份经步骤(2)处理的插层改性的蛭石和10～15重量份的甲苯，通入氮气，加热搅拌，升温至80～100℃时加入2～8重量份的氨基硅烷偶联剂，升温至120℃反应30min；反应完毕后，过滤、洗涤、真空烘干，得到氨基化蛭石。
[0018]加入氨基硅烷偶联剂使蛭石表面及层间的羟基氨基化，因为氨基的H原子反应活性明显高于硅羟基上的H原子，所以使阻燃剂插层更易发生。
[0019](4)阻燃剂插层
[0020]在三口烧瓶中加入5～10重量份的氨基化蛭石和10～15重量份的乙醇，通入氮气，加热搅拌，升温至40～60℃时加入4～8重量份的插层剂，在80℃回流搅拌反应0.5～1h，过滤、洗涤、真空烘干，得到基于蛭石的有机无机复合阻燃剂。
[0021]进一步地，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠中的一种或几种。
[0022]进一步地，所述插层剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼氢化钠中的一种或几种。
[0023]进一步地，所述氨基硅氧烷偶联剂为KH550，KH540，KH792，KH602中的一种或几种。
[0024]其二，本专利技术提供一种基于蛭石的复合阻燃剂，由上述基于蛭石的复合阻燃剂的制备方法制备得到。
[0025]其三，本专利技术提供的基于蛭石的复合阻燃剂应用于防火材料中。
[0026]本专利技术先用四甲基溴化铵将紧密贴合的蛭石层间撑开，形成具有层间空间的结构，随后采用浮选法尽量得到粒径均匀的蛭石颗粒，这样做的目的是为了避免颗粒大小不均可能会导致的分散不均和影响最终阻燃剂的插层效果，随后采用带有氨基的硅烷偶联剂，将蛭石片层内部进行氨基化，保证后续阻燃剂进入层间，即更好的复合。蛭石层间为单分子水合层，每层蛭石由硅氧四面体构成，以层间氢键方式连接，水分子也以氢键形式连接每层硅氧四面体，蛭石在防火涂料中具有良好分散性和相容性，本专利技术将三聚磷酸钠等阻燃剂插层到蛭石层间，克服了传统的阻燃剂与聚合物相容性差，附着力不高，热稳定性差的缺点。蛭石本身也具有优异的阻燃性能，在蛭石阻燃过程中，高温会让蛭石层间继续急剧膨胀，这样可以释放出三聚磷酸钠等阻燃剂，两者协同阻燃，具有更优异的阻燃表现。
具体实施方式
[0027]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的
限制。
[0028]本专利技术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。
[0029]实施例1
[0030](1)酸化插层
[0031]将70重量份的纳米蛭石、8重量份的四甲基溴化铵和1重量份的98％硫酸加入到500重量份的去离子水中，在80℃下搅拌反应6小时后，过滤、洗涤、干燥，得到四甲基溴化铵插层改性的蛭石；
[0032](2)粒径浮选
[0033]取6重量份的四甲基溴化铵插层改性的蛭石，加入7重量份的十六烷基磺酸钠，用直径为2mm的氧化锆球在砂磨机中砂磨6h，再加入30重量份的去离子水，沉降24h，采用倾滗法得上层清液，将上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蛭石的复合阻燃剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)酸化插层将60～80重量份的纳米蛭石、8～10重量份的四甲基溴化铵和0.5～2重量份的98％硫酸加入到500重量份的去离子水中，在80℃下搅拌反应4～8小时后，过滤、洗涤、干燥，得到四甲基溴化铵插层改性的蛭石；(2)粒径浮选取1～8重量份的四甲基溴化铵插层改性的蛭石，加入4～8重量份的分散剂，用直径为2mm的氧化锆球在砂磨机中砂磨4～8h，再加入20～30重量份的去离子水，沉降12～24h，将上层清液离心、过滤、洗涤、干燥，得到粒径均匀且层间含有四甲基溴化铵的蛭石；(3)氨基偶联在三口烧瓶中加入5～10重量份经步骤(2)处理的插层改性的蛭石和10～15重量份的甲苯，通入氮气，加热搅拌，升温至80～100℃时加入2～8重量份的氨基硅烷偶联剂，升温至120℃反应30min；反应完毕后，过滤、洗涤、真空烘干，得到氨基化蛭石；(4)阻燃剂插层在三口烧瓶中加入5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭培均，谢彬，梁奇星，
申请(专利权)人：东莞希乐斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：