核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：（１）将聚磷酸铵搅拌分散到乙醇水溶液中；（２）向步骤（１）得到的溶液中加入硅酸酯乙醇溶液，使硅酸酯与聚磷酸铵的质量比为０．０５～１０∶１，加入碱液调节溶液的ｐＨ值在９～１２范围内，然后在室温下充分反应；（３）向步骤（２）得到的浆料中加入偶联剂进行表面处理，然后过滤、洗涤、干燥，得到二氧化硅包覆的聚磷酸铵。该聚磷酸铵阻燃剂一方面利用硅、磷元素协同阻燃作用，增强阻燃效果，减少用量，从而降低ＡＰＰ的负面影响；另一方面利用二氧化硅优异的疏水性、耐热性、高强度性等，进一步解决了ＡＰＰ的渗透迁移、影响制品强度及耐热性不足等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚磷酸铵的制备方法，具体的说，涉及一种核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法。
技术介绍
众所周知，聚磷酸铵(APP)是以磷、氮为主要成分的膨胀型环保无机阻燃剂，具有 良好的低毒、低烟、高效阻燃等性能，被广泛应用于涂料、塑料、橡胶以及纤维制品，应用领 域十分广泛。但由于聚磷酸铵是无机材料，而应用的场合一般都是有机高分子，另外聚磷酸 铵在水中有一定的溶解度，并且还会发生水解，这就造成在使用中存在诸多不足之处，如 与某些材料的相容性差，有渗透、迁移、吸湿等现象；降低阻燃制品强度以及耐热性等。因 此，人们采取了各种手段对APP进行改性，其中主要有两种改性方法提高APP聚合度和 APP微胶囊化，并且取得了不错的改性效果。但在要求比较高的应用场合，上述改性方法仍 不能完全满足要求，仍然存在诸多缺陷，如由高聚合度APP组成的环保阻燃涂层剂制成阻 燃涂层织物时，存在APP迁移所造成的"霜化"及强度不足等问题。 申请号为200810033368的中国专利技术专利公开了一种核壳型二氧化硅包覆纳米碳 酸钙的制备方法，依次包括如下步骤在碳酸钙悬浮液浆料中，加入硅酸盐，然后采用乳化泵进行搅拌混合，同时通入含有co2的窑气进行碳化，继续碳化至ra为6. 5 7. 0 ;加热至60 9(TC，加入包覆剂进行包覆处理；包覆后的浆料过滤、滤饼烘干，即获得产品。该专利技术 在纳米碳酸钙的表面，包覆一层经水解析出的硅溶胶，从而改善纳米碳酸钙的耐酸性，然后 再进行偶联剂和有机酸表面处理，改善了产品在聚合物中的分散性。但该专利技术所用的二氧 化硅包覆方法并不适于聚磷酸铵的包覆，因此为了解决APP迁移所造成的"霜化"及强度不 足的问题，需要摸索一个行之有效的聚磷酸铵包覆方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以降低APP 在水中的溶解度，水溶性由包覆前的0. 5g/100ml水降低到0. lg/100ml水以下，从而提高 APP与有机高分子材料的相容性。 本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 —种，其特征在于依次包括如下步骤 (1)将聚磷酸铵搅拌分散到乙醇水溶液中； (2)向步骤(1)得到的溶液中加入碱液调节溶液的pH值在9 12范围内，再加 入硅酸酯乙醇溶液，使硅酸酯与聚磷酸铵的质量比为0.05 10 : l，然后在室温下充分反 应； (3)向步骤(2)得到的浆料中加入偶联剂进行表面处理，然后过滤、洗涤、干燥，得 到二氧化硅包覆的聚磷酸铵。 本专利技术提供的，首先将聚磷酸铵加入到乙醇水溶液中，剧烈搅拌至完全均匀分散，用氨水或磷酸铵等碱液将PH值调到9 12，然后 加入硅酸酯，使硅酸酯生成二氧化硅凝胶，由于二氧化硅凝胶带负电，它就吸附到了带正电 的聚磷酸铵粒子表面，从而使聚磷酸铵得到包覆，最后再加入钛酸酯等偶联剂进行表面处 理，以改善产品在聚合物中的兼容性和分散性。包覆后的浆料经过滤，乙醇洗涤，滤饼烘干 即获得产品，最终制得一种亚微观状态下核壳结构的硅/磷包覆的具有协同作用的聚磷酸 铵阻燃剂。该聚磷酸铵阻燃剂一方面利用硅、磷元素协同阻燃作用，增强阻燃效果，减少用 量，从而降低APP的负面影响；另一方面利用二氧化硅优异的疏水性、耐热性、高强度性等， 进一步解决了 APP的渗透迁移、影响制品强度及耐热性不足等问题。本专利技术得到的硅/磷 包覆的具有协同作用的聚磷酸铵阻燃剂可作为阻燃涂层剂使用。 作为优选，所述的硅酸酯为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯或正硅酸丁酯。 所述的偶联剂包括钛酸酯偶联剂、水溶性硼酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂或水溶性蛰合型磷 酸酯钛偶联剂，均为市售产品。 上述制备方法的一个较为优选的方案如下 (1)将聚磷酸铵搅拌分散到乙醇水溶液中，使溶液中聚磷酸铵的质量浓度为 5% 40% ;所述的乙醇水溶液中，乙醇的体积百分含量为1% 99% ; (2)向步骤(1)得到的溶液中加入氨水调节溶液的pH值为9 12，再加入摩尔浓 度0. 01 5mol/L的硅酸酯乙醇溶液，使硅酸酯与聚磷酸铵的质量比为0. 05 10 : l，然 后在室温下充分反应； (3)向步骤(2)得到的浆料中加入偶联剂进行表面处理，然后过滤、洗涤、干燥，得 到二氧化硅包覆的聚磷酸铵。 作为优选，步骤(1)所得的溶液中聚磷酸铵的质量浓度为5% 40%。步骤(1) 所得的溶液为悬浮液，其中聚磷酸铵的质量浓度过大则溶液过粘稠，不利于反应。 作为优选，步骤(1)和步骤(2)的反应温度为15 35°C。在该温度下，即可完全 包覆，而温度偏低，则包覆不完全，温度偏高，浪费能源。 作为优选，步骤(1)所述的乙醇水溶液中，乙醇的质量百分含量为10% 40%。乙醇浓度太低，影响最后聚磷酸铵和乙醇水溶液的固液分离，浓度太高则不发生包覆。 作为优选，步骤(2)所述的硅酸酯乙醇溶液的摩尔浓度为0. 01 0. lmol/L。硅酸酯乙醇溶液的用量与包覆层的厚度有关，用量越多，则包覆层越厚。包覆层的厚度根据实际情况选择，总之厚度越大成本越高，因此需要对硅酸酯乙醇溶液的用量进行控制，O.Ol 0. lmol/L的浓度是比较合适的。 作为优选，步骤(2)中，所述的硅酸酯为正硅酸乙酯。性价比高，且常见，利于降低 成本。 作为优选，步骤(3)中，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂，该偶联剂性价比高，且常 见，利于降低成本。 因此，本专利技术的，是在普通的聚磷酸铵 阻燃剂表面包覆一层二氧化硅颗粒层，制得一种亚微观状态下核壳结构的硅/磷包覆的具 有协同作用的聚磷酸铵阻燃剂，与现有技术相比，具有如下优点1、水溶性小；2、强度有很 大提高；3、由于表面包覆一层二氧化硅，耐热性有很大提高；4、与有机材料的相容性好。附图说明 图1是本专利技术实施例1的聚磷酸铵阻燃剂的扫描电镜照片。 图2是本专利技术实施例1的聚磷酸铵阻燃剂粒子的透射电镜照片。具体实施例方式下面通过实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。 实施例1 (1)将100克聚磷酸铵加入到由100克乙醇和200克水配制的乙醇水溶液中。加 入的聚磷酸铵颗粒的平均粒径为12微米左右。 (2)在充分搅拌下，向步骤(1)的溶液中加入氨水将溶液的pH值调节为10，然后 逐滴加入摩尔浓度为O. lmol/L的正硅酸乙酯的乙醇溶液200ml，滴完后再充分搅拌3小时。 控制步骤(1)和步骤(2)的反应温度在15 35t:范围内。 (3)向步骤(2)得到的浆料中加入钛酸酯偶联剂TC-311 2克，进行表面处理，表面 处理温度为9(TC，处理时间为2小时，然后经过滤、洗涤、干燥，得到二氧化硅包覆的聚磷酸铵。 对上述得到的聚磷酸铵做扫描电镜和透射电镜分析，如图l和图2所示，从图1中 可以看到，聚磷酸铵粒子表面光滑且无明显缺陷，微粒之间分散性非常好。从图2中可以看 出，聚磷酸铵阻燃剂粒子外表面存在一圈清晰的包覆层，可以判断二氧化硅已包覆到聚磷 酸铵，从而证明得到的聚磷酸铵具有核壳结构。 实施例2 (1)将200克聚磷酸铵加入到由100克乙醇和200克水配制的乙醇水溶液中。加 入的聚磷酸铵颗粒的平均粒径为25微米左右。 (2)在充分搅拌下，向步骤(1)的溶液中加入氨水将溶液的pH值调节为9，然后逐 滴加入摩尔浓度为lmol/L的正硅酸乙酯的乙醇溶液48ml本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤：（１）将聚磷酸铵搅拌分散到乙醇水溶液中；（２）向步骤（１）得到的溶液中加入碱液调节溶液的ｐＨ值在９～１２范围内，再加入硅酸酯乙醇溶液，使硅酸酯与聚磷酸铵的质量比为０．０５～１０∶１，然后在室温下充分反应；（３）向步骤（２）得到的浆料中加入偶联剂进行表面处理，然后过滤、洗涤、干燥，得到二氧化硅包覆的聚磷酸铵。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方孝汉，赵新良，
申请(专利权)人：衢州卫凯化工有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]