【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃剂，具体涉及一种聚磷酸铵阻燃剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、自20世纪起，高分子化学的高速发展引起了全球工业化乃至人们生活模式的巨大变革。以石油化工产物为代表的高分子材料因具有质量轻、易于加工和经济成本低等显著优势，而被广泛的应用于建筑、交通运输和电子电器各领域。如今，高分子材料这一产业已经相当繁荣。据联合国环境规划署统计显示，世界的塑料产量从1950年的200万吨飙升到2017年的3.48亿吨。然而，高分子材料主要由碳、氢原子构成，其具有的易燃特性给人们的生产和生活带来极大的火灾隐患。
2、近年来，应用于高分子材料的阻燃剂具有良好的发展。早期的卤素阻燃剂在燃烧过程中容易生成有毒气体，因此于2021年3月1日欧盟全面禁止了卤素阻燃剂的使用。随着阻燃剂技术发展，磷-氮协同阻燃剂由于能够同时发挥出气相阻燃与凝聚相阻燃的作用，磷-氮协同阻燃体系俨然已经成为主流的阻燃体系之一。在众多磷-氮阻燃剂中，聚磷酸铵(ammonium polyphosphate,app)由于价格低廉与较低的毒性，而被广泛应用于工业生产与科学研究中。但是，app在高分子材料中阻燃效率较低，通常在较大的app含量下才能够使复合材料达到令人满意的阻燃效果。遗憾的是，较高含量的app将对高分子复合材料的机械性能产生严重的负面影响。提高app的阻燃效率，并使复合材料维持较好的机械性能是目前所急需解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术提供一种聚磷酸铵阻燃剂及其制备方法和
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
3、s1：将聚磷酸铵分散到水中，制得app水分散液；将壳聚糖溶解到的乙酸水溶液中，制得cs水溶液；然后将cs水溶液滴加到app水分散液中，常温下搅拌反应2～4h，然后收集沉淀物，将沉淀物洗涤，冷冻干燥，即得中间产物1；
4、s2：将中间产物1溶于四氢呋喃中，并加入缚酸剂，制得溶液1；将六氯环三磷腈溶于四氢呋喃中，制得溶液2；将溶液1和溶液2混合形成混合液1，并在35～45℃条件下搅拌反应8～10h，然后收集沉淀物，将沉淀物洗涤，冷冻干燥，即得中间产物2；
5、s3：将中间产物2和六氯环三磷腈共同溶于四氢呋喃中，制得溶液3；将4,4’-二羟基二苯酚溶于四氢呋喃中，并加入缚酸剂，制得溶液4；将溶液3和溶液4混合成混合液2，并在35～45℃条件下搅拌反应8～10h，然后收集沉淀物，将沉淀物洗涤，冷冻干燥，即得聚磷酸铵阻燃剂。
6、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的制备方法使用壳聚糖和聚磷腈化合物对聚磷酸铵进行逐层改性，将壳聚糖作为中间层与聚磷酸铵进行水性自组装包覆处理，壳聚糖包覆后的聚磷酸铵表面具有更多羟基，能够与聚磷腈反应单体反应，最终得到的阻燃剂表面具有一层聚磷腈纳米管；该方法巧妙解决了聚磷腈与聚磷酸铵之间的相互作用较差，导致聚磷腈原位聚合反应不能够均匀包覆在聚磷酸铵颗粒表面的问题，提高了阻燃剂的阻燃效率，同时也使阻燃聚合材料机械性能的损失减少，具有优异的工业应用前景。
7、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
8、进一步，s1、s2和s3中冷冻干燥时间为12～24h。
9、采用进一步技术方案的有益效果是：可以保持物质的原始结构和活性，
10、进一步，s2和s3中缚酸剂为三乙胺。
11、采用进一步技术方案的有益效果是：三乙胺作为缚酸剂，羟基取代氯原子时会生成hcl，hcl会被tea吸收生成teacl晶体。teacl晶体可作为聚磷腈纳米管的生长模版，聚磷腈低聚物包裹在teacl晶体表面生长成聚磷腈纳米管。
12、进一步，app水分散液浓度为0.03～0.06g/ml，乙酸水溶液的浓度为1wt％，壳聚糖与乙酸水溶液的料液比为1g:100ml。
13、进一步，溶液1中中间产物1与四氢呋喃的料液比为0.06～0.1g:1ml，溶液2中六氯环三磷腈与四氢呋喃的料液比为0.004～0.008g:1ml，混合液1中缚酸剂与六氯环三磷腈的液料比为5ml:1g，混合液1中中间产物1与六氯环三磷腈的质量比为12.5～15:1。
14、进一步，溶液3中中间产物2与四氢呋喃的料液比为0.06～0.1g:1ml，六氯环三磷腈与四氢呋喃的料液比为0.008～0.012g:1ml，溶液4中4,4’-二羟基二苯酚与四氢呋喃的料液比为0.0344g:1ml，混合液2中缚酸剂与六氯环三磷腈的液料比为4.32ml:1g，混合液2中中间产物2、六氯环三磷腈和4,4’-二羟基二苯酚的质量比为6～10:0.8～1.2:3.44。
15、采用进一步技术方案的有益效果是：有助于对聚磷酸铵进行逐层改性，生成壳聚糖中间层和聚磷腈纳米管外层。
16、本专利技术还公开了聚磷酸铵阻燃剂的制备方法制得的聚磷酸铵阻燃剂。
17、本专利技术还公开了聚磷酸铵阻燃剂制备阻燃聚乳酸复合材料上的应用。
18、进一步，阻燃聚乳酸复合材料的制备包括以下步骤：
19、将聚磷酸铵阻燃剂与聚乳酸颗粒于180℃熔融共混，并于185℃注塑与热压成形，即得阻燃聚乳酸复合材料。
20、进一步，阻燃聚乳酸复合材料阻燃剂用量为15wt％，聚乳酸用量为85wt％。
21、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的聚磷酸铵阻燃剂由壳聚糖和聚磷腈化合物对聚磷酸铵进行逐层改性制得，壳聚糖(cs)作为中间层与聚磷酸铵进行水性自组装包覆处理，壳聚糖作包覆后的聚磷酸铵(app@cs)表面具有更多的羟基，能够与聚磷腈反应单体(hccp与bps)进行反应，增加了聚磷腈与聚磷酸铵的相互作用；而聚磷腈主要由磷-氮原子组成，能够有效的发挥出磷氮协同阻燃效果，且聚磷腈在app颗粒表面相互交联形成网状结构，网状结构包覆的app能够增强与聚乳酸材料的相容性，较少机械性能的损失。
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1.一种聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：S1、S2和S3中所述冷冻干燥时间为12～24h。
3.根据权利要求1所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：S2和S3中所述缚酸剂为三乙胺。
4.根据权利要求1所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述APP水分散液浓度为0.03～0.06g/mL，所述乙酸水溶液的浓度为1wt％，所述壳聚糖与乙酸水溶液的料液比为1g:100mL。
5.根据权利要求3所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述溶液1中中间产物1与四氢呋喃的料液比为0.06～0.1g:1mL，所述溶液2中六氯环三磷腈与四氢呋喃的料液比为0.004～0.008g:1mL，所述混合液1中缚酸剂与六氯环三磷腈的液料比为5mL:1g，所述混合液1中中间产物1与六氯环三磷腈的质量比为12.5～15:1。
6.根据权利要求3所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述溶液3中中间产物2与四氢呋喃的料液比为0.06～0.1g:1
7.权利要求1～6任一项所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法制得的聚磷酸铵阻燃剂。
8.权利要求7所述的聚磷酸铵阻燃剂在制备阻燃聚乳酸复合材料上的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，阻燃聚乳酸复合材料的制备包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述阻燃聚乳酸复合材料阻燃剂用量为15wt％，聚乳酸用量为85wt％。
...【技术特征摘要】
1.一种聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：s1、s2和s3中所述冷冻干燥时间为12～24h。
3.根据权利要求1所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：s2和s3中所述缚酸剂为三乙胺。
4.根据权利要求1所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述app水分散液浓度为0.03～0.06g/ml，所述乙酸水溶液的浓度为1wt％，所述壳聚糖与乙酸水溶液的料液比为1g:100ml。
5.根据权利要求3所述的聚磷酸铵阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述溶液1中中间产物1与四氢呋喃的料液比为0.06～0.1g:1ml，所述溶液2中六氯环三磷腈与四氢呋喃的料液比为0.004～0.008g:1ml，所述混合液1中缚酸剂与六氯环三磷腈的液料比为5ml:1g，所述混合液1中中间产物1与六氯环三磷腈的质量比为12.5～15:1。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，陈伟航，孙得翔，杨静晖，祁晓东，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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