[發明專利]含季磷鹽改性蒙脫土的無鹵阻燃劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 200910213979.X
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101724415A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 譚紹早;余彪;曾憲伸;蔡祥
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C09K21/12
• 分類號: C09K21/12;A01N57/34;A01P1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;陳燕嫻

技術領域

本發明涉及一種有機-無機雜化材料及其制備方法和應用，特別涉及一種含 季磷鹽改性蒙脫土的無鹵阻燃劑及其制備方法和應用。

背景技術

塑料具有力學性能好、耐腐蝕、價格低廉等特點，已經廣泛應用于生活的 各個方面。但由于塑料不耐熱，易燃燒，給人們生活留下了火災隱患。所以， 研究者開發出了塑料用含鹵阻燃添加劑，這類阻燃劑添加進塑料后雖可以有效 阻止塑料的燃燒，但是含鹵阻燃劑在燃燒時產生大量有毒氣體往往是火災中致 人死亡的主要原因。所以淘汰含鹵阻燃劑是必然選擇。

當前無鹵阻燃劑研究主要有三個方向：1)無機阻燃劑，如往聚合物中添加 大量的氫氧化鎂、氫氧化鋁等金屬氫氧化物，雖然聚合物的阻燃性能得到了提 高，但是聚合物的力學性能卻下降了；2)含氮磷系的無鹵膨脹型阻燃劑，這方 面目前人們已經做了很多研究，并取得一定成果，但是還未達到含鹵阻燃劑相 當的效果，同時無鹵膨脹型阻燃劑合成過程相對復雜，且制備過程會給環境帶 來污染；3)層狀硅酸鹽納米阻燃劑，這類阻燃劑是當前研究的一個新方向，早 在1961年就報道了層狀硅酸鹽納米復合聚合物的制備和阻燃，1986年日本豐田 汽車公司合成了尼龍6/層狀納米聚合物(BERTAM，LINDSAY?C，PANS?G，et?al. Effect?of?chemical?structure?on?combustion?and?thermal?behaviour?of?polyurethane elastomer?layered?silicate?nanocomposites[J].Polym.Degrad.Stab.，2006，915： 1179-1191.)，少量的層狀硅酸鹽使得尼龍6的機械性能，耐熱性能得到了令人 意想不到提高。由于只需要在聚合物中添加少量的層狀硅酸鹽，就能達到理想 的耐熱效果，所以研究者嘗試使用硅酸鹽納米復合聚合物作為阻燃材料。

使用硅酸鹽阻燃劑存在的主要問題是添加的硅酸鹽阻燃劑與高分子材料 (如塑料、橡膠等)的相容性不好，導致高分子材料力學性能有所下降，所以 為了改善層狀硅酸鹽與聚合物的相容性，研究者對層狀硅酸鹽做了種種有機的 改性，其中一個方法是將含氮磷系的無鹵膨脹型阻燃劑插層進層狀硅酸鹽納米 阻燃劑，獲得一種混合型阻燃劑，通過含氮磷系的無鹵膨脹型阻燃劑增加體系 內各個組分的相容性(歐育湘，趙毅，李向梅.聚合物/蒙脫土納米復合材料阻燃 機理的研究進展[J].高分子材料科學與工程，2009，25：166-169.)。如將季銨鹽改 性蒙脫土作為阻燃劑(歐育湘，趙毅，李向梅.聚合物/蒙脫土納米復合材料阻燃 機理的研究進展[J].高分子材料科學與工程，2009，25：166-169.)，其存在的缺點 是耐熱溫度低于200℃，而一般塑料或橡膠的成型加工溫度都在200℃以上，所 以不利于向塑料等制品內添加，因此限制了其實際應用。

季磷鹽具有比季銨鹽更高的耐熱溫度，具有阻燃性高、使用泡沫低、粘泥 剝離能力強以及pH值適用范圍寬等特點(Omatete?O?O，Pollinger?J?P.?Gelcasting and?aquous?injection?molding?for?silicon?nitride?structural?ceramics[A].In：Fed?L?F. 6th?International?Conference?of?Ceramic?Processing[C]，USA：Materials?Reserch Laboratory?at?UCSB，1997.11.)。由于季磷鹽與季銨陽離子結構相似、但耐熱性 相對更好，如將季磷陽離子插入蒙脫土層間，所得到的改性蒙脫土的耐熱性有 較大的改善，其耐熱溫度可達到220℃(譚紹早，張葵花，李篤信，劉應亮，張淵 明.季磷鹽改性蒙脫土的制備與性能[J].中南大學學報(自然科學版)，2006，37(2)： 280-285.)。而以季磷鹽改性蒙脫土作為阻燃劑，迄今還沒有見到有關的研究報 道。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種耐熱溫度可 達220℃以上的含季磷鹽改性蒙脫土的無鹵阻燃劑。所述無鹵阻燃劑無毒，對環 境友好，外觀為白色或淺灰色粉末。該阻燃劑可廣泛用于塑料、橡膠等高分子 材料的阻燃，其特點是可以經受塑料、橡膠等高分子材料的成型加工而性能不 變，能降低常規阻燃劑的用量，并且能改善材料的機械性能，而且還具有抗菌 效果，具有多功能性。