一种聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，在金属氢氧化物表面生成交联聚磷腈保护层形成以金属氢氧化物为核，交联聚磷腈为壳的核壳结构阻燃剂；所制得的沥青用阻燃剂因其有机链长度长，具有较大的比表面积，在阻燃过程中可充分发挥其阻燃性能

【技术实现步骤摘要】
一种聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种阻燃剂，具体涉及一种聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂及其制备方法
。

技术介绍

[0002]沥青材料使用的阻燃剂分为有机
/
无机两类，其中就阻燃效果而言，卤系阻燃剂的阻燃效果最好，可以以较少的剂量便可达到阻燃标准，但是因其燃烧过程中会产生有毒气体及致癌物质，所以在很多国家被禁止使用
。
氢氧化镁作为一种无机阻燃剂，其与氢氧化铝作用原理相同，在阻燃的过程中受热分解，生成包裹在材料表面的
MgO
保护膜及大量水蒸气，氧化镁能够起到隔绝氧气的作用，反应过程中水蒸气的产生会吸收大量热量，降低着火点温度，从而实现阻燃效果
。
现有技术中虽然对氢氧化镁阻燃剂有大量研究，但是在沥青阻燃性能的研究较少，阻燃剂使用剂量较大，阻燃成本较高，且抑烟效果不明显，隔热隔氧效果差，难以解决现阶段生产生活中对于沥青阻燃性能的需求
。
[0003]因此，需要一种沥青阻燃剂，可解决阻燃剂使用剂量大，阻燃成本高，且抑烟效果不明显，隔热隔氧效果差等问题
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂及其制备方法，可以有效解决阻燃剂使用剂量大，阻燃成本高，且抑烟效果不明显，隔热隔氧效果差等问题
。
[0005]本专利技术的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，在金属氢氧化物表面生成交联聚磷腈保护层形成以金属氢氧化物为核，交联聚磷腈为壳的核壳结构阻燃剂；
[0006]进一步，所述金属氢氧化物为氢氧化镁，所述交联聚磷腈为由六氯环三磷腈和
4,4'
‑
二氨基二苯醚之间的亲核取代反应得到的活性氨基交联聚磷腈；
[0007]进一步，所述活性氨基交联聚磷腈的化学结构式为：
[0008][0009]进一步，所述阻燃剂原料按重量份包括以下组分：氢氧化镁
83
～
125
份
、KH5504
～
6.5
份
、4,4
’‑
二氨基二苯醚
16
～
24
份
、
三乙胺
33
～
50
份
、
六氯环三磷腈3～4份
、
乙腈
83
～
125
份；
[0010]进一步，所述阻燃剂原料按重量份包括以下组分：氢氧化镁
104
份
、
硅烷偶联剂
KH5505
份
、4,4
’‑
二氨基二苯醚
20
份
、
三乙胺
42
份
、
六氯环三磷腈3份
、
乙腈
104
份
。
[0011]本专利技术还公开一种聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以偶联剂作为诱导剂，以金属氢氧化物为基体，利用沉淀聚合法在金属氢氧化物表面形成交联聚磷腈保护层；
[0012]进一步，包括以下步骤：
[0013]S1,
以氢氧化镁为基体，通过硅烷偶联剂
KH550
作为诱导剂，利用去离子水进行洗涤，得到
MH
‑
NH2；
[0014]S2,
将
MH
‑
NH
2、
4,4
’‑
二氨基二苯醚
、
三乙胺
、
六氯环三磷腈和乙腈材料通过离子反应，最终得到以氢氧化镁为核，交联聚磷腈为壳的聚磷腈改性氢氧化镁核壳结构阻燃剂；
[0015]进一步，步骤
S1
中，将氢氧化镁与无水乙醇混合均匀后与硅烷偶联剂
KH550
的水解混合液搅拌，经去离子水洗涤后干燥，制得
MH
‑
NH2；
[0016]进一步，步骤
S1
中，硅烷偶联剂
KH550
的水解混合液通过下述方式制备：将无水乙醇
、
去离子水和
、
硅烷偶联剂
KH550
混合搅拌使硅烷偶联剂
KH550
充分水解，其中，水乙醇
、
去离子水
、KH550
的体积比为
6:3:1
；
[0017]进一步，步骤
S2
中，将步骤
S1
制得的
MH
‑
NH2分散在乙腈中在超声处理下向溶液中依次加入
4,4
’‑
二氨基二苯醚和三乙胺；然后加入六氯环三磷腈与乙腈的混合溶液超声处理，将反应产物用乙腈和去离子水分别洗涤，经干燥后得到最终产物阻燃剂
MH
‑
PZPN。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂及其制备方法，所制得的沥青用阻燃剂因其有机链长度长，具有较大的比表面积，在阻燃过程中可充分发挥其阻燃性能
。
由于聚磷腈的特殊结构，使其在受热分解过程中形成了致密的保护性炭层，起到了阻挡外部热量进入到底层材料和抑制可燃性气体进入到火焰区的作用，实现隔热隔氧的作用，同时，燃烧过程中阻燃剂高温分解的产物之一为水蒸气，水蒸气蒸发过程中会从着火点处吸收大量热量，从而实现降低着火点处温度的作用，防止燃烧进一步扩大
。
且该沥青阻燃剂受热分解过程中分解产物仅为金属氧化物和水蒸气，无毒无害，绿色环保
。
本专利技术的沥青燃剂的制备方法简单，易于操作，可进行大规模工业化生产
。
附图说明
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0020]图1为一种聚磷腈改性氢氧化镁阻燃剂的合成工艺流程图；
[0021]图2为一种聚磷腈改性氢氧化镁阻燃剂的
SEM
微观结构扫描图；
[0022]图3为一种
MH
‑
PZPN
阻燃沥青的残炭
FTIR
图谱；
[0023]图4为一种
MH
‑
PZPN
阻燃沥青的阻燃抑烟机理示意图
。
具体实施方式
[0024]实施例一
[0025]本实施例的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，原料按重量份包括以下组分：氢氧化镁
104
份
、KH550 5
份
、4,4
’‑
二氨基二苯醚
20...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，其特征在于：在金属氢氧化物表面生成交联聚磷腈保护层形成以金属氢氧化物为核，交联聚磷腈为壳的核壳结构阻燃剂
。2.
根据权利要求1所述的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，其特征在于：所述金属氢氧化物为氢氧化镁，所述交联聚磷腈为由六氯环三磷腈和
4,4'
‑
二氨基二苯醚之间的亲核取代反应得到的活性氨基交联聚磷腈
。3.
根据权利要求2所述的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，其特征在于：所述活性氨基交联聚磷腈的化学结构式为：
4.
根据权利要求2所述的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂原料按重量份包括以下组分：氢氧化镁
83
～
125
份
、
硅烷偶联剂
KH5504
～
6.5
份
、4,4
’‑
二氨基二苯醚
16
～
24
份
、
三乙胺
33
～
50
份
、
六氯环三磷腈3～4份
、
乙腈
83
～
125
份
。5.
根据权利要求4所述的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂原料按重量份包括以下组分：氢氧化镁
104
份
、
硅烷偶联剂
KH5505
份
、4,4
’‑
二氨基二苯醚
20
份
、
三乙胺
42
份
、
六氯环三磷腈3份
、
乙腈
104
份
。6.
根据权利要求1所述的聚磷腈及其复合物改性金属氢氧化物的核壳结构沥青阻燃剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：以偶联剂作为诱导剂，以金属氢氧化物为基体，利用沉淀聚合法在金属氢氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，王梦雨，李志，李贞，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：