[發明專利]氨基硅烷偶聯劑改性聚磷酸銨的制備方法

無效

• 申請號: 200810057901.9
• 申請日: 2008-02-20
• 公開（公告）號: CN101235221A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 郝建薇;劉國勝;杜建新;楊榮杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C09C1/00
• 分類號: C09C1/00;C09C3/12;C09K21/04;C08K9/06;D06M11/71;D21H21/34;C09D5/18
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發明的氨基硅烷偶聯劑改性聚磷酸銨，涉及化工領域阻燃劑技術。該改性聚磷酸銨可廣泛應用于聚烯烴類塑料、織物、木材、紙張及涂料的膨脹阻燃。

背景技術

聚磷酸銨是一種磷、氮含量高的無機聚合物阻燃劑。可與多羥基化合物復配形成無鹵環保復配型膨脹阻燃劑，具有高效阻燃、抗熔融滴落、低煙的優點。是目前膨脹阻燃材料中應用最為廣泛的阻燃劑之一。目前，作為阻燃劑使用的聚磷酸銨仍存在水中溶解度偏大，與聚合物基材的相容性差，以及熱穩定性不足的問題，由此限制了其廣泛的應用。綜合文獻報導，降低聚磷酸銨水中溶解度的方法主要有表面樹脂微膠囊化和表面活性劑改性處理兩類途徑。如專利CA1255448采用異氰酸酯微膠囊化處理聚磷酸銨，改性過程中改性產物黏度增大，導致微膠囊化處理加工困難。專利US?6251961采用蜜胺甲醛樹脂微膠囊化處理聚磷酸銨，水中溶解度雖有顯著降低，但產物磷、氮含量顯著降低，同時有游離態甲醛存在。專利US?5576391采用三聚氰胺衍生物微膠囊化處理聚磷酸銨(AP422)，60℃水中溶解度由65wt％下降到10.4wt％，溶解度下降了84％。但磷含量下降了29％，處理工藝為低溫及升高溫度的多步反應，處理時間長達30余小時，同時還使用另了大量二氯甲烷毒性溶劑。專利CN101029235以磷酸二氫銨與五氧化二磷混合、通氨制備聚磷酸銨，后期再采用聚氨酯包覆技術對聚磷酸銨進行表面處理，由此得到的改性聚磷酸銨可用于電子電器塑料的阻燃。但該專利并未提及改性聚磷酸銨水中溶解度降低的數據。專利US?5071901采用陰離子表面活性劑改性處理聚磷酸銨，但水中溶解度變化不大。目前，采用氨基硅烷偶聯劑改性聚磷酸銨降低水溶性的研究及專利未見報導。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有顯著降低聚磷酸銨水溶性、提高聚磷酸銨膨脹阻燃高分子材料的相容性及阻燃效率的表面有機改性技術。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

氨基硅烷偶聯劑改性聚磷酸銨制備方法分兩步進行：(1)將氨基硅烷偶聯劑與去離子水按一定比例混合水解，得到水解氨基硅烷偶聯劑；(2)采用水解氨基硅烷偶聯劑對分散于惰性溶劑中的聚磷酸銨進行表面有機化改性處理。

采用的氨基硅烷偶聯劑可以是單氨基硅烷偶聯劑(化學式為H₂N-CH₂-CH₂-CH₂-Si-(OC₂H₅)₃)，或雙氨基硅烷偶聯劑(化學式為H₂N-CH₂-CH₂-NH-(CH₂)₃-Si-(OCH₃)₃)或三氨基硅烷偶聯劑(化學式為H₂N-CH₂-CH₂-NH-CH₂-CH₂-NH-(CH₂)₃-Si-(OCH₃)₃)，或其混合物。

氨基硅烷偶聯劑與去離子水的重量比為1∶0.1～1∶300，水解溫度為20～60℃，水解攪拌時間為10～120min。

氨基硅烷偶聯劑也可不加去離子水解，直接用于有機化改性聚磷酸銨，但改性效果變差，同時處理成本增加。

水解氨基硅烷偶聯劑與聚磷酸銨的重量比可以為1∶3～1∶30。聚磷酸銨與惰性溶劑的重量比例可以為1∶1～1∶3。水解氨基硅烷偶聯劑表面有機化改性處理聚磷酸銨的溫度為20～70℃，改性處理的反應時間為0.5h～1.5h。

聚磷酸銨是晶型為II型的聚磷酸銨，其聚合度＞1000，含磷量＞31.0wt％，含氮量14.0wt～15.0wt％，熱分解溫度≥270℃，平均粒徑≤15μm。

惰性溶劑可以是芳香烴類溶劑，如甲苯、二甲苯；或脂環烴類溶劑，如環己烷；也可以是醇類溶劑，如無水乙醇等。

本發明的有益效果

本發明與未改性聚磷酸銨比較，氨基硅烷偶聯劑改性聚磷酸銨應用于膨脹阻燃聚丙烯，氧指數提高了1.4個單位，斷裂伸長率和拉伸強度分別提高了39.4％和8.0％。因此，本發明的氨基硅烷偶聯劑改性聚磷酸銨在降低水中溶解度的同時，由于氮元素、有機基團的引入及含磷量的保持，還提高了膨脹阻燃聚丙烯的阻燃效率、增進了材料的力學性能。