【技术实现步骤摘要】
本申请涉及阻燃，特别是涉及一种无卤阻燃剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚磷酸哌嗪(papp)是一种新型环保的磷-氮阻燃剂，集酸源、气源、炭源于一体，理论上在凝聚相和气相均具有良好的阻燃效果。它是由有机物与无机酸反应合成，具有有机物的特征，哌嗪环是一种含氮六元环的芳香族环，热分解温度高，热稳定性好。哌嗪结构单元不仅与高分子基体在共混挤出成型过程中的形成分子间作用力，与高分子材料具有良好的相容性，还可以在基体燃烧时起到成炭作用，常与三聚氰胺聚磷酸盐(mpp)复配，用于阻燃聚丙烯(pp)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(abs)和聚氨酯(pu)等材料，是极具发展潜力的无卤阻燃剂之一。
2、然而，由于papp和mpp均是粉体材料，复配使用过程中，由于粉体的粒径分布、静电作用和表面张力等原因，粉体容易出现团聚，在树脂中的分散性、流动性变差，阻燃效率低下，加工和注塑时容易产生气泡和缩孔。
3、文献cn108473760a公开了一种阻燃性热塑性聚氨酯树脂组合物，其是在热塑性聚氨酯树脂中含有选自正磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多聚磷酸三聚氰胺中的1种以上的三聚氰胺盐((a)成分)、选自正磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪和多聚磷酸哌嗪中的1种以上的哌嗪盐((b)成分)和吸油量为200ml/100g以上的湿式二氧化硅((c)成分)而成的，也优选进一步含有氧化锌((d)成分)。a成分：3～29质量％，(b)成分：9～46质量％，(c)成分：0.01～10质量％。
4、现有的阻燃剂虽然引入了二氧化硅来增强分散流动性，然而
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种解决粉体出现团聚问题、分散性流动性较好、阻燃效果相对较好以及解决气泡和缩孔问题的无卤阻燃剂及其制备方法和应用。
2、第一方面，本申请提供一种无卤阻燃剂，包括如下组分：哌嗪盐、三聚氰胺盐、抗静电剂和二氧化硅；其中，哌嗪盐和/或三聚氰胺盐的组分粉体颗粒具有疏松多孔的海绵状结构。
3、上述无卤阻燃剂的阻燃机理如下：一是哌嗪盐/三聚氰胺盐热分解过程中生成水，可降低凝聚相温度、稀释可燃气体。二是哌嗪盐/三聚氰胺盐受热分解产生磷酸，能够附着在有机物表面。继续加热，磷酸脱水产生偏磷酸，偏磷酸起到了强烈的脱水碳化功能。三是哌嗪盐/三聚氰胺盐热分解过程中，能够有效释放活性物质，通过物质气相捕获氧和氢自由基，使放热中断。将阻燃体系中加入的二氧化硅是一种促进炭阻燃材料，可赋予有机物材料阻燃屏障，可以在微观尺度为燃烧成炭过程提供丰富的反应位点，成炭会更加快速，此外，二氧化硅的低导热系数可维持保温材料优异的保温性能，避免形成热桥效应。本申请中，通过将哌嗪盐和/或三聚氰胺盐的组分粉体颗粒具有疏松多孔的海绵状结构，并结合抗静电剂的使用，本申请的无卤阻燃剂使用中，分散流动性较好，能够解决或者减少粉体出现的团聚问题，还能够解决或者减少注塑加工中出现的气泡和缩孔问题，确保阻燃效果，阻燃效果相对较好。
4、在其中一个实施例中，所述二氧化硅为亲水性二氧化硅；当然，实际应用中，也可以选用气相二氧化硅，只是性能会略有下降。
5、在其中一个实施例中，所述二氧化硅为气相二氧化硅经过硅烷偶联剂改性；也可以理解为，所述二氧化硅为气相二氧化硅经过硅烷偶联剂改性而得。例如，所述硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷(a-151)中的至少一种；且不限于此。例如，所述二氧化硅为纳米级二氧化硅；例如，气相二氧化硅为纳米气相二氧化硅。
6、在其中一个实施例中，所述二氧化硅与所述哌嗪盐的质量比为(0.5-1):(60-70)。如此，采用如上质量比的所述二氧化硅与所述哌嗪盐，能够进一步提高阻燃效果。
7、在其中一个实施例中，所述哌嗪盐和所述三聚氰胺盐的质量比为(60-70)：(20-30)；如此，采用如上质量比的所述哌嗪盐和所述三聚氰胺盐，能够进一步提高阻燃效果和确保分散流动性，减少团聚问题。
8、在其中一个实施例中，所述哌嗪盐为正磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、聚磷酸哌嗪和多聚磷酸哌嗪中的至少一种；优选为聚磷酸哌嗪。
9、在其中一个实施例中，所述三聚氰胺盐为正磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺和多聚磷酸三聚氰胺中的至少一种；优选为聚磷酸三聚氰胺。
10、在其中一个实施例中，所述无卤阻燃剂还包括氧化锌，优选的，所述氧化锌与所述哌嗪盐的质量比为(6-9)：(60-70)；如此，通过加入氧化锌，能够进一步提高阻燃效果。
11、在其中一个实施例中，所述无卤阻燃剂还包括抗氧化剂，优选的，所述抗氧化剂与所述哌嗪盐的质量比为(0.01-1)：(60-70)；优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168中的至少一种；当然，抗氧化剂也不局限于此，也可以为本领域的其他抗氧化剂，比如酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫醚系抗氧化剂等。
12、在其中一个实施例中，所述抗静电剂与所述哌嗪盐的质量比为(0.01-1)：(60-70)；在其中一个实施例中，所述抗静电剂为巴斯夫168，且不限于此，如此，能够进一步解决和减少粉体出现的团聚问题，还能够进一步解决和减少注塑加工中出现的气泡和缩孔问题，确保阻燃效果，阻燃效果相对较好。
13、在其中一个实施例中，所述无卤阻燃剂的混合组分表面经过表面改性剂乙醇分散液包覆处理；如此，能够进一步提高分散流动性，能够进一步解决和减少粉体出现的团聚问题，还能够进一步解决和减少注塑加工中出现的气泡和缩孔问题，确保阻燃效果，阻燃效果相对较好。例如，表面改性剂乙醇分散液制备如下：硅烷偶联剂与无水乙醇按3:1比例配制，超声得到表面改性剂乙醇分散液。本实施例中，采用的包覆改性用硅烷偶联剂对阻燃剂粒子表面进行覆盖，对粒子的团聚起到减弱或屏蔽作用，由于包覆物而产生了空间位阻斥力，使粒子不易团聚。进而能够进一步提高分散流动性，能够进一步解决和减少粉体出现的团聚问题，还能够进一步解决和减少注塑加工中出现的气泡和缩孔问题，确保阻燃效果，阻燃效果相对较好。
14、在其中一个实施例中，所述海绵状结构由冷冻干燥形成；
15、在其中一个实施例中，所述冷冻干燥的参数如下：温度-15至-5摄氏度，真空度5-30pa，时间1-8小时；优选的，所述冷冻干燥的参数如下：温度-10摄氏度，真空度15pa，时间3小时；
16、当然，冷冻干燥参数不限定于此。
17、一个具体实施例中，将聚磷酸哌嗪(papp)、三聚氰胺聚磷酸盐(mpp)、zno粉体以及抗静电剂按比例称取，使用前先在100℃真空干燥箱中干燥2h，然后放入球磨机中以900r/min的速度球磨0.5h，而后再次放入真空冷冻干燥机中，温度设置为-10℃，真空度为15pa左右，干燥3h，充分去除物料中的水分，一方面降低团聚的风险，另一方面冷冻干燥后的物料会疏松多孔，呈海绵状，有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无卤阻燃剂，其特征在于，包括如下组分：哌嗪盐、三聚氰胺盐、抗静电剂和二氧化硅；其中，哌嗪盐和/或三聚氰胺盐的组分粉体颗粒具有疏松多孔的海绵状结构。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述二氧化硅为亲水性二氧化硅；
3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述哌嗪盐和所述三聚氰胺盐的质量比为(60-70)：(20-30)；
4.根据权利要求1-3任一项中所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述无卤阻燃剂还包括氧化锌，优选的，所述氧化锌与所述哌嗪盐的质量比为(6-9)：(60-70)；
5.根据权利要求1至4任一项中所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述无卤阻燃剂的混合组分表面经过表面改性剂乙醇分散液包覆处理；
6.一种无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅为亲水性二氧化硅；
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，第二次混合后，所述制备方法还包括如下步骤：
9.一种高分子材料制品，其特
10.根据权利要求9所述的高分子材料制品，其特征在于，所述高分子材料制品为无卤阻燃PP材料，其包括如下质量份的各组分：
...【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃剂，其特征在于，包括如下组分：哌嗪盐、三聚氰胺盐、抗静电剂和二氧化硅；其中，哌嗪盐和/或三聚氰胺盐的组分粉体颗粒具有疏松多孔的海绵状结构。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述二氧化硅为亲水性二氧化硅；
3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述哌嗪盐和所述三聚氰胺盐的质量比为(60-70)：(20-30)；
4.根据权利要求1-3任一项中所述的无卤阻燃剂，其特征在于，所述无卤阻燃剂还包括氧化锌，优选的，所述氧化锌与所述哌嗪盐的质量比为(6-9)：(60-70)；
5.根据权利要求1至4任一项中所述的无卤阻燃剂，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：石昕，韩奇政，丁龙龙，张从武，王琳，陈进，
申请(专利权)人：珠海格力新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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