本发明专利技术公开了一种LDHs型复合阻燃剂的制备方法，是在聚磷酸铵(APP)调控下合成LDHs，制得APP-LDHs，再与偶联剂、成炭剂进行球磨共混，即制得所述LDHs型复合阻燃剂。本发明专利技术复合阻燃剂热稳定性好，具备很好的成炭、抑烟、抑制熔滴性能。与高分子材料共混后，不析出，对材料的机械性能影响小。特别适用于加工温度高，燃烧时产生熔滴的高分子材料。本发明专利技术方法操作工艺简单，生产成本低，可实现工业化生产，具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阻燃剂的制备方法，具体地说是，属于无机阻燃剂
技术介绍
传统的含卤阻燃剂具有阻燃效果好、添加量少、对有机质机械性能影响小等优点，被广泛应用于高分子材料的阻燃。但由于含卤阻燃剂居多有毒、致癌且在燃烧时释放出大量的烟雾和齒化氢等有毒气体，产生二次污染，对环境和人类生活的不利影响日益显著，从而迫使各国政府及组织对含卤阻燃剂的使用提出限制措施。因此，开发新型的无卤环保型阻燃剂是阻燃科学发展的趋势，也是目前阻燃领域研究的重点，对人们的生命财产安全也是至关重要的。层状双轻基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides, LDHs),是由层间阴离子及结晶水分子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，其层板是由金属氢氧化物所构成的正八面体结构。作为一类重要的人工粘土，LDHs已被广泛应用于工业生产的各个领域，如催化剂、紫外和红外吸收材料、生物药品、阻燃剂等。LDHs作为阻燃剂时，无毒、不产生腐蚀性气体、无二次污染、具有显著的抑烟性能。但是无机阻燃剂普遍存在添加量大的问题，常需要将无机阻燃剂与其他阻燃成分复配，以此提高其阻燃效率。同时，由于LDHs表面亲水疏油，与高聚物的亲和性差，在添加量较大时，会恶化聚合物的机械性能，这使得LDHs型阻燃剂的改性优化成为了必然。聚磷酸铵(Ammonium Polyphosphate, APP)是最早使用的磷系无齒阻燃剂,具有价格便宜、无毒无味、使用安全等优点，被广泛应用于配制膨胀型阻燃剂，以及解决塑料、橡胶、涂料等高分子材料的阻燃问题。但是，APP本身具有较强的吸湿性，易析出材料表面，且热稳定性难以满足某些塑料的加工要求，这一定程度降低了此类阻燃剂的阻燃效率，限制了它的使用范围。为了弥补无机氢氧化物和聚磷酸铵阻燃剂的上述问题，公开号为CN1475535A的专利采用磷酸根插层水滑石制备阻燃剂，将该阻燃剂加入PE、PVC, EVA等塑料，具有较好的抑烟性能和阻燃性能。公开号为CN101880408A的专利采用磷氮系外包覆无机阻燃剂，所述无机阻燃剂外包覆硅烷偶联剂的双层包覆技术，制备了复合阻燃剂，并将其应用于植物纤维，对植物纤维板的物理化学性能、加工性能和使用性能影响不大。说明对于无机氢氧化物、聚磷酸铵等无卤阻燃剂的制备改性从未停止过，人们渴望得到无卤、性能优异、环境友好的阻燃技术和产品。
技术实现思路
本专利技术旨在提供，本专利技术复合阻燃剂无卤，热稳定性好，具备很好的成炭、抑烟、抑制熔滴性能，与高分子材料共混后不析出，对材料的机械性能影响小，特别适用于加工温度高， 燃烧时产生熔滴的高分子材料。本专利技术LDHs型复合阻燃剂的制备方法是按以下步骤操作:在10-100°C下，将金属盐溶液与碱液混合后制得pH值为8-12的前驱浆液，向所述前驱浆液中加入聚磷酸铵，聚磷酸铵的添加量是每升前驱浆液l_500g，保持温度不变，搅拌反应3-12h后静置晶化12-48h，过滤、洗涤并干燥后得到APP-LDHs，将所述APP-LDHs与偶联剂以及成炭剂混合球磨，得到LDHs型复合阻燃剂；所述偶联剂的添加量为所述APP-LDHs质量的0.5-5% ；所述成炭剂与所述APP-LDHs的质量比为1:2_10 ；所述金属盐中的阳离子为M2+和N3+，阴离子为NO3' SO42' CF中的一种或几种，M2+为 Mg2+、Zn2+、Ca2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Cd2+ 中的一种或两种，N3+ 为 Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+、Co3+中的一种或两种。所述碱液选自氨水、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液中的一种或几种。所述聚磷酸铵的聚合度为100-3000。所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。所述成炭剂选自季戊四醇、淀粉、蔗糖、糊精、酚醛树脂中的一种或几种。M2+与 N3+的摩尔比为 1.5-4.5:1。所述球磨为湿球磨,湿球磨介质为无水乙醇或工业酒精,球料比1.5-55:1，无水乙醇或工业酒精的添加量为所述APP-LDHs质量的30-60%。 本专利技术复合阻燃剂热稳定性好，具备很好的成炭、抑烟、抑制熔滴性能。与高分子材料共混后，不析出，对材料的机械性能影响小。特别适用于加工温度高，燃烧时产生熔滴的高分子材料。本专利技术方法操作工艺简单，生产成本低，可实现工业化生产，具有良好的应用前景。与已有技术相比本专利技术的有益效果体现在:1、本专利技术复合阻燃剂含有LDHs，能发挥多种金属氢氧化物的阻燃特性；2、本专利技术采用球磨包覆工艺，使LDHs表面形成膨胀阻燃体系，提升了其成炭阻燃、抑制熔滴性能；3、偶联剂的加入以及阻燃剂在机械力的作用下得到细化，提高了阻燃剂在高分子基体中的相容性和分散性；4、本专利技术阻燃剂的热稳定性优异，能满足多种高分子材料的加工要求；操作工艺简单，生产成本低，可实现工业化生产。四附图说明图1是本专利技术复合阻燃剂的X射线衍射分析(XRD)图。图1中存在LDHs的三个特征晶面(003)、(006)、(009)，且(110)晶面的存在，说明LDHs具有较高的结晶度。图2是本专利技术复合阻燃剂的傅立叶变换红外光谱(FT-1R)图。图2中显示有LDHs、APP、单季戊四醇、Y -氨丙基三乙氧基硅烷的特征吸收峰，说明该复合阻燃剂中上述几种物质的存在。图3是本专利技术复合阻燃剂的热重分析(TG)图。由图3可知，该阻燃剂的最大失重温度在350_600°C之间。图4是本专利技术复合阻燃剂的扫描电镜(SEM)图。从图4可以看出本专利技术复合阻燃剂的粒度在180-250目之间。五具体实施例方式此处描述的实施例只是一些优选的实施方法，用来进一步说明本专利技术，无意限制本专利技术到下述确定的细节。实施例1:1、称取46.2g硝酸镁和22.6g硝酸铝溶于300mL水中，为金属盐溶液；另称取24g氢氧化钠溶于500mL水中，为碱液；在25°C下，将所配碱液缓慢加入金属盐溶液中，调节金属盐溶液的PH值为10，制得前驱浆液。2、向500mL上述前驱浆液中加入3.5g聚合度为200的APP，在25°C下搅拌反应3小时，然后静置12小时，过滤、洗涤并干燥得到APP-LDHs粉末。3、称取步骤2制得的APP-LDHs粉末40份，另称取单季戊四醇8份，Y -氨丙基三乙氧基硅烷I份，无水乙醇20 份，磨球80份，放入球磨罐中，在球磨转速为250转/分下球磨8小时后烘干，即得复合阻燃剂。图1为所制备复合阻燃剂的XRD图谱，图谱中存在LDHs的三个特征晶面(003)、(006)、(009)，且(110)晶面的存在，说明LDHs具有较高的结晶度；图2为该复合阻燃剂的FT-1R图谱，图中显示有LDHs、APP、单季戊四醇、Y -氨丙基三乙氧基硅烷的特征吸收峰，说明该复合阻燃剂中上述几种物质的存在；图3为该复合阻燃剂的TG分析图，由图可知，该阻燃剂的最大失重温度在350-600°C之间；图4为该复合阻燃剂的SEM图，结合前述分析及此图可知，单季戊四醇被包覆于LDHs表面；所制备复合阻燃剂的粒度在180-250目之间。将本专利技术复合阻燃剂与聚丙烯(PP)混合制得PP阻燃复合材料，当添加量为25份时(PP为100份)，材料燃烧无熔滴，最大烟密度为220.5 (按ASTME 662-95测定)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种LDHs型复合阻燃剂的制备方法，其特征在于按以下步骤操作：在10‑100℃下，将金属盐溶液与碱液混合后制得pH值为8‑12的前驱浆液，向所述前驱浆液中加入聚磷酸铵，聚磷酸铵的添加量是每升前驱浆液1‑500g，保持温度不变，搅拌反应3‑12h后静置晶化12‑48h，过滤、洗涤并干燥后得到APP‑LDHs，将所述APP‑LDHs与偶联剂以及成炭剂混合球磨，得到LDHs型复合阻燃剂；所述偶联剂的添加量为所述APP‑LDHs质量的0.5‑5%；所述成炭剂与所述APP‑LDHs的质量比为1：2‑10；所述金属盐中的阳离子为M2+和N3+，阴离子为NO3‑、SO42‑、Cl‑中的一种或几种，M2+为Mg2+、Zn2+、Ca2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Cd2+中的一种或两种，N3+为Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+、Co3+中的一种或两种。
【技术特征摘要】
1.一种LDHs型复合阻燃剂的制备方法，其特征在于按以下步骤操作: 在10-100°C下，将金属盐溶液与碱液混合后制得pH值为8-12的前驱浆液，向所述前驱浆液中加入聚磷酸铵，聚磷酸铵的添加量是每升前驱浆液l_500g，保持温度不变，搅拌反应3-12h后静置晶化12-48h，过滤、洗涤并干燥后得到APP-LDHs，将所述APP-LDHs与偶联剂以及成炭剂混合球磨，得到LDHs型复合阻燃剂； 所述偶联剂的添加量为所述APP-LDHs质量的0.5-5% ； 所述成炭剂与所述APP-LDHs的质量比为1:2-10 ； 所述金属盐中的阳离子为M2+和N3+，阴离子为N03_、SO42' Cl—中的一种或几种，M2+为Mg2+、Zn2+、Ca2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Cd2+ 中的一种或两种，N3+ 为 Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨保俊，薛中华，王百年，张先龙，李茜，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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