一种阻燃剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及阻燃剂材料技术领域，尤其涉及一种阻燃剂及其制备方法与应用，该阻燃剂的制备包括以下步骤：将硅灰石与水混合制备硅灰石悬浮液，然后向硅灰石悬浮液中加入pH调节剂、羟基化剂，搅拌热处理后，得到多羟基硅灰石；将三聚氰胺与水混合制备三聚氰胺悬浮液，然后向三聚氰胺悬浮液中加入植酸，搅拌热处理后，得到三聚氰胺植酸盐；称取所制得的多羟基硅灰石、三聚氰胺植酸盐以及催化剂加入至水中，搅拌热处理后，得到所述阻燃剂。本发明专利技术所制备得到的阻燃剂，可以与聚合物热降解生成的含氧或含不饱和键的中间体发生化学反应，抑制燃烧滴落，且多羟基硅灰石的纤维状结构能有效增强聚合物材料的流体流动性和机械性能，阻燃效果优异。异。异。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及阻燃剂材料
，尤其涉及一种阻燃剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚合物材料如聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯树脂、聚烯烃材料等，自身的阻燃性能较差，遇到火灾时，易燃烧并产生大量烟气和滴落物，严重危害到人们的生命财产安全，因此在实际应用中通常需要添加阻燃剂对聚合物材料进行阻燃改性。常见的阻燃剂包括含卤阻燃剂和无卤阻燃剂，含卤阻燃剂的蒸发温度和聚合物分解温度相近，当聚合物受热分解时，含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，干扰燃烧链反应的进行，从而达到阻燃效果。但该过程同时也会产生大量具有腐蚀性、毒性的气体，危害环境与身体健康。
[0003]无卤阻燃剂中，N
‑
P系阻燃剂因其高效、稳定、使用广泛等优势，备受关注。三聚氰胺(MEL)是一种三嗪类含氮杂环有机物，MEL及其衍生物常作为N或N
‑
P系膨胀型无卤阻燃剂，由于MEL分子中含有一个稳定的三嗪环和三个氨基，在受热过程中容易发生升华、挥发、分解等吸热反应，释放出不燃性气体使其可作为气源阻燃，MEL盐类可作为酸源阻燃，具有良好的应用前景。但MEL也存在着阻燃效果低、抑烟性能差、抗滴落能力差等限制因素，严重阻碍了其在聚合物材料中的应用。
[0004]申请号为201621337807.5的专利中公开的阻燃层上层由三聚氰胺阻燃剂涂覆而成，并在下层侧面吸附有氢氧化镁颗粒，利用氢氧化镁与三聚氰胺形成协同阻燃。但专利中也明确指出该复合阻燃剂的阻燃效果并不理想，无法应对各种形式的火情；申请号为201611245997.2的专利中公开的三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂是一种具有层状结构的大平面分子复合体，因其含氮量高、相容性好、无卤、无毒等优点，适用作多种聚合物的阻燃剂。但该阻燃剂熔点高，使其与有机物共混时多呈固相粒子，分散不均匀，相容性差，影响其阻燃效果；申请号为202110235327.7的专利中公开的改性三聚氰胺植酸盐阻燃剂，其外观为纳米粒子，微观结构为含有金属盐的层状三聚氰胺植酸盐。层状结构能起到良好的阻隔作用，阻隔质量和热量传递，但该专利未考虑层状结构阻燃剂的加入对聚合物体系机械性能的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种阻燃剂及其制备方法，并将其应用于聚合物材料中，以克服现有技术中存在的阻燃剂未考虑对有机体系冲击韧性的影响，无法兼顾优异的阻燃性与增韧功能的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术的第一个目的在于，提供一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅灰石与水混合制备硅灰石悬浮液，然后向硅灰石悬浮液中加入pH调节剂、羟基化剂，搅拌热处理后，过滤干燥，得到多羟基硅灰石；
(2)将三聚氰胺与水混合制备三聚氰胺悬浮液，然后向三聚氰胺悬浮液中加入植酸，搅拌热处理后，过滤、洗涤、干燥，得到三聚氰胺植酸盐；(3)称取步骤(1)所制得的多羟基硅灰石、步骤(2)所制得的三聚氰胺植酸盐以及催化剂加入至水中，搅拌热处理后，过滤、洗涤、干燥，从而得到所述阻燃剂。
[0007]现有技术中为了提高材料的阻燃性能，通常会选择在材料中添加阻燃剂，而对于常规的阻燃剂体系，尽管可以提高材料的阻燃性能，但同时由于阻燃剂和聚合物材料的相容性较差，在聚合物材料熔融过程中分散不均匀，导致样条表面粗糙有白点，严重影响材料的力学性能。且在一些聚丙烯及玻纤增强体系中，由于阻燃剂粉体的加入致使树脂的熔融指数显著降低，加工流动性变差，对注塑成型工艺的要求增加，成品率低。
[0008]由于传统的阻燃剂在使用时通常将性能重点放置在“阻燃”上，很少考虑：(1)无机填料对有机体系如聚丙烯体系相容性的影响；(2)阻燃剂对有机体系冲击韧性的影响，因此本专利技术在比较常见的三聚氰胺盐阻燃体系的基础上，考虑通过对其进行改性以改善其与材料的相容性。根据磷酸基团与羟基容易发生化学连接，利用磷酸基团与羟基容易发生化学连接的特性，通过不断试验发现，可以对硅灰石进行改性得到多羟基硅灰石，对三聚氰胺进行改性得到含磷酸基团的三聚氰胺植酸盐，利用化学反应将纤维状具有良好韧性的多羟基硅灰石加入阻燃剂体系中，所得到的阻燃剂—多羟基硅灰石三聚氰胺植酸盐在不破坏阻燃性能的前提下，也能够提升聚合物如聚丙烯体系的冲击韧性，起到既阻燃又增韧的双重效果。
[0009]作为优选，所述步骤(1)中的pH调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、偏硅酸钠、碳酸氢钠中的一种。
[0010]作为优选，所述步骤(1)中的羟基化剂为过氧化氢、高锰酸钾中的一种。
[0011]作为优选，以质量份数计，所述步骤(1)中的硅灰石的添加量为2～10份，pH调节剂的添加量为1～5份，羟基化剂的添加量为10～30份，其中pH调节至8～12。
[0012]步骤(1)中的制备过程具体为：将硅灰石与去离子水混合置于超声处理仪中，超声处理0.5h～2h，得到硅灰石悬浮液，其中硅灰石与去离子水的质量比为0.3～0.9；在硅灰石悬浮液中加入pH调节剂、羟基化剂，搅拌热处理后，抽滤干燥，得到多羟基硅灰石，其中搅拌温度在40℃～70℃，搅拌速度为300rpm/min～550rpm/min，热处理时间5h～10h，干燥时间30h～60h。
[0013]作为优选，以质量份数计，所述步骤(2)中的三聚氰胺的添加量为3～8份，植酸的添加量为3～10份。
[0014]步骤(2)中的制备过程具体为：将三聚氰胺与去离子水混合置于超声处理仪中，超声处理0.5h～2h，得到三聚氰胺悬浮液，其中三聚氰胺与去离子水的质量比为0.02～0.1；在三聚氰胺悬浮液中缓慢滴加植酸溶液，在惰性气体保护下，搅拌热处理，抽滤、洗涤、干燥，得到三聚氰胺植酸盐，其中植酸与三聚氰胺的质量比为0.8～2，搅拌温度在70℃～100℃，搅拌速度为200rpm/min～500rpm/min，热处理时间0.1h～2h，干燥时间30h～60h。
[0015]作为优选，以质量份数计，所述步骤(3)中的多羟基硅灰石的添加量为5～30份，三聚氰胺植酸盐的添加量为4～15份，催化剂的添加量为5～30份。
[0016]作为优选，所述步骤(3)中的催化剂为甲醇钾、甲醇钠、碳酰二胺、脲酶中的一种。
[0017]步骤(3)中的制备过程具体为：称取所制得的多羟基硅灰石5～30份、三聚氰胺植
酸盐4～15份、催化剂10～30份和适量去离子水搅拌分散均匀，得到多羟基硅灰石三聚氰胺植酸盐阻燃剂，其搅拌温度在70℃～100℃，搅拌速度为200rpm/min～500rpm/min，热处理时间5h～20h，干燥时间30h～60h。
[0018]作为优选，所述步骤(1)中搅拌热处理温度为40℃～70℃，时间为5h～10h；所述步骤(2)中搅拌热处理温度为70℃～100℃，时间为0.1h～2h；所述步骤(3)中搅拌热处理温度为70℃～100℃，时间为5h～20h。
[0019]本专利技术的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硅灰石与水混合制备硅灰石悬浮液，然后向硅灰石悬浮液中加入pH调节剂、羟基化剂，搅拌热处理后，过滤干燥，得到多羟基硅灰石；(2)将三聚氰胺与水混合制备三聚氰胺悬浮液，然后向三聚氰胺悬浮液中加入植酸，搅拌热处理后，过滤、洗涤、干燥，得到三聚氰胺植酸盐；(3)称取步骤(1)所制得的多羟基硅灰石、步骤(2)所制得的三聚氰胺植酸盐以及催化剂加入至水中，搅拌热处理后，过滤、洗涤、干燥，从而得到所述阻燃剂。2.如权利要求1所述的一种阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的pH调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、偏硅酸钠、碳酸氢钠中的一种。3.如权利要求1或2所述的一种阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的羟基化剂为过氧化氢、高锰酸钾中的一种。4.如权利要求3所述的一种阻燃剂的制备方法，其特征在于，以质量份数计，所述步骤(1)中的硅灰石的添加量为2～10份，pH调节剂的添加量为1～5份，羟基化剂的添加量为10～30份，其中pH调节至8～12。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓静，董洁浩，张诚，崔建坤，王凯凯，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：