一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及耐火阻燃剂技术领域，具体而言，涉及一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂及其制备方法。该硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的原料中各组分及各组分的质量百分数为，5

【技术实现步骤摘要】
一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐火阻燃剂
，具体而言，涉及一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，高分子材料在日常生活中随处可见，应用范围及其广泛，但其在进入国民经济各个领域的同时，不易察觉的隐患也随之而来，高分子材料的易燃性及燃烧后有毒烟雾、气体的高释放量对人们的生命和财产安全带来了极大的威胁。据报道，每年因为高分子材料燃烧造成的火灾事故不计其数,为改善这一缺陷，人们向高分子材料中添加一种既能改善材料阻燃性能，又能抑制其在燃烧过程中产生有毒烟雾和气体的阻燃剂，以此来减少火灾的发生。
[0003]常用的阻燃剂有很多种类型，按照材料属性进行分类，可分为卤素阻燃剂、无机阻燃剂、膨胀型阻燃剂等。其中，卤素阻燃剂是以卤素为主要成分的阻燃剂，专利US20150166752A1涉及一种卤素阻燃剂的制备方法，该专利以六溴环十二烷为阻燃剂的主要成分，配合成核剂，与聚苯乙烯一起发泡共混，制得低密度、低导热系数，且阻燃性能良好的小粒径泡沫板，但卤素阻燃剂的引入，会使泡沫板燃烧时释放出有毒气体，对人体和环境造成损害。
[0004]无机阻燃剂包括很多种类型，金属氢氧化物类阻燃剂是一种常见的无机填充型阻燃剂，它的主要成分是金属氢氧化物，专利CN104099028A涉及一种防火胶黏剂及其在聚苯乙烯板中的应用，该防火胶黏剂引入了硅溶胶作为耐高温胶黏剂，以金属氢氧化物氢氧化镁和氢氧化铝为阻燃剂的主要成分，制备出的聚苯乙烯保温板具有很低的热值，但由于金属氢氧化物阻燃剂的引入，使材料的导热性和机械性能有了些许下降，材料的比重也较大。
[0005]膨胀型阻燃剂主要由炭源(成炭剂)、酸源(脱水剂)和气源(发泡剂)三部分组成。聚磷酸铵(APP)中含有丰富的磷源和氮源，常作为膨胀型阻燃剂的酸源出现。专利CN110606990A利用超支化聚硅氧烷与APP进行离子交换反应合成了一种单组份膨胀体系，不仅可以将超支化聚硅氧烷作为炭源，提高阻燃剂的阻燃效率，还可以提高阻燃剂的热稳定性和耐水性，制备得到的改性APP残炭率达到62.5％，具有优异的阻燃性能。
[0006]然而，卤素阻燃剂的阻燃效率高、效果好，但燃烧时会释放有毒气体和烟雾，已逐步被禁用；无机阻燃剂的阻燃效果好，但阻燃效率低、添加量大、与基材相容性差，对改性材料自身的优异性能产生很大影响；而APP作为一种常用的膨胀型阻燃剂，在燃烧过程中会分解产生多种化合价态的含磷化合物，催化高聚物表面脱水成炭，抑制热和火焰对基材内部的进一步侵蚀，但也存在着诸如成炭能力不足、炭质较差、与基材相容性差等不可忽视的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂及其制备方法。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0009]本专利技术提供一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，采用阻燃剂原料制备所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂，所述阻燃剂原料中各组分及各组分的质量百分数为，5
‑
37％的纳米硅溶胶、2
‑
20％的多氨基的氨基硅烷、20
‑
40％的聚磷酸铵以及20
‑
35％的无水乙醇。
[0010]进一步，所述纳米硅溶胶中含有固形物，所述固形物占所述纳米硅溶胶质量的10
ˉ
30％；所述固形物的粒径为10
‑
50nm。
[0011]进一步，所述纳米硅溶胶的pH值为9
‑
12。
[0012]进一步，所述多氨基的氨基硅烷为N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合物。
[0013]进一步，所述聚磷酸铵的聚合度为700
‑
1200。
[0014]进一步，依次向所述无水乙醇中加入所述纳米硅胶、所述聚磷酸铵和所述多氨基的氨基硅烷，得到硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂液体；再将所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂液体进行后处理，得到粉末状的所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂。
[0015]进一步，包括以下步骤：
[0016]S1、在保持无水乙醇的温度为30
‑
90℃的条件下，向所述无水乙醇中滴加所述纳米硅溶胶，滴加的同时进行第一次搅拌分散，滴加速度为4
‑
8ml/min；继续加入所述聚磷酸铵，加入的同时进行第二次搅拌分散，得到含有硅氮复合聚磷酸铵的水性硅溶胶浆料；
[0017]S2、在保持含有硅氮复合聚磷酸铵的水性硅溶胶浆料的温度为30
‑
90℃的条件下，向所述含有硅氮复合聚磷酸铵的水性硅溶胶浆料中滴加所述多氨基的氨基硅烷，滴加的同时进行第三次搅拌分散，得到所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂液体；滴加速度为4
‑
8ml/min；
[0018]S3、进行所述后处理；所述后处理的方式为，过滤所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂液体，得到所述固体颗粒；对所述固体颗粒依次进行固化、升温、再固化、冷却和粉碎。
[0019]进一步，所述步骤S1中，所述第一次搅拌分散中，搅拌的转速为300
‑
600r/min，分散时间为3
‑
5min；所述第二次分散搅拌中，搅拌的转速为500
‑
1000r/min，分散时间为20
‑
50min；
[0020]所述步骤S2中，所述第三次搅拌分散中，搅拌的转速为500
‑
1000r/min，分散时间为4
‑
10h。
[0021]进一步，所述步骤S3中，采用200
‑
400目的滤网进行过滤；得到所述固体颗粒后，在50
‑
80℃下固化30
‑
60min，再升温至90
‑
150℃进行所述再固化，所述再固化的时间为50
‑
90min；所述再固化结束后，将所述固体颗粒冷却至室温，进行粉碎。
[0022]本专利技术还提供一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂，采用上述的制备方法制备得到。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024](1)本专利技术的硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂，在其原料中引入了多氨基的氨基硅烷，多氨基的氨基硅烷中的氨基经水解后可形成NH
3+
，能够部分置换APP结构中的NH
4+
，从而实现以离子键合的形式连接至APP的分子链中；NH
3+
在受热时会首先分解成NH3等不燃性气体，释放到空气中，从而稀释了空气中可燃气体的浓度，达到气相阻燃的效果；
[0025](2)本专利技术的硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂，在其原料中还引入了纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，采用阻燃剂原料制备所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂，所述阻燃剂原料中各组分及各组分的质量百分数为，5
‑
37％的纳米硅溶胶、2
‑
20％的多氨基的氨基硅烷、20
‑
40％的聚磷酸铵以及20
‑
35％的无水乙醇。2.根据权利要求1所述一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述纳米硅溶胶中含有固形物，所述固形物占所述纳米硅溶胶质量的10
ˉ
30％；所述固形物的粒径为10
‑
50nm。3.根据权利要求1所述一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述纳米硅溶胶的pH值为9
‑
12。4.根据权利要求1所述一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述多氨基的氨基硅烷为N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合物。5.根据权利要求1所述一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述聚磷酸铵的聚合度为700
‑
1200。6.根据权利要求1
ˉ
5任意一项所述一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，依次向所述无水乙醇中加入所述纳米硅胶、所述聚磷酸铵和所述多氨基的氨基硅烷，得到硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂液体；再将所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂液体进行后处理，得到粉末状的所述硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂。7.根据权利要求6所述一种硅氮复合聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在保持所述无水乙醇的温度为30
‑
90℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：施利毅，李园园，杭建忠，孙小英，王媛，万仙婷，
申请(专利权)人：上海大学浙江，
类型：发明
国别省市：