[發明專利]一種原位改性膨脹型阻燃劑的制備方法

無效

• 申請號: 201110208695.9
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102417612A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 馬志領;宋常英;范聰然
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/32;C08K9/04;C08K9/02;C08K7/24;C08L23/00
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 白海靜

技術領域

本發明涉及化學助劑的制備方法，具體地說是一種膨脹型阻燃劑的制備方法。

背景技術：

膨脹型阻燃劑一般由酸源、炭源和氣源三部分組成，其中酸源通常選用無機酸或加熱到一定溫度后能形成無機酸的化合物(如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸銨等)；炭源通常選用含碳量高的多羥基化合物(如季戊四醇、淀粉等)；氣源通常選用具有發泡作用的三聚氰胺、雙氰胺化合物等。在制備膨脹型阻燃劑的方法中，其典型配方是多聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺體系，但按照常規方法制備的阻燃劑存在水溶性及遷移性等問題。為了解決這些問題，Halpem?Y等將多聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺合成一體，制備成Melamine?salt?of?3，9-二羥基-2，4，8，10-四噁-3，9-二磷螺[5，5]-十一烷-3，9-二氧三聚氰胺鹽，和and?melamine?salt?of二(1-氧橋-2，6，7-三噁-1-磷酸基二環[2.2.2]辛烷-4-亞甲醇基)磷酸酯三聚氰胺鹽(參見US?Patent?4，154.930(1979))。如此制備的阻燃劑其阻燃效果得到了明顯的提高，但其制備方法繁瑣，且產率低(達不到工業生產規模)、生產過程中有腐蝕性物質(HCl)生成。本發明人在CN101829527A中公開了一種微膠囊包覆聚磷酸銨的制備方法，該方法是將制備好的酸式磷酸酯、羥甲基化三聚氰胺生成磷酸酯三聚氰胺鹽，包覆到聚磷酸銨表面。該方法工藝簡單、產率高，制備的阻燃劑既不溶于水，也不溶于一般有機溶劑，由此解決了阻燃劑滲析、水溶性及遷移性等問題。其不足之處是制備體系略帶酸性，且阻燃劑的綜合性能有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種原位改性膨脹型阻燃劑的制備方法，以克服體系酸性，并有效提升阻燃劑的綜合性能。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明所提供的原位改性膨脹型阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

(a)制備酸式磷酸酯∶按磷原子與醇羥基摩爾比等于1∶0.5-2.5的比例，取含磷羥基化合物與多元醇進行反應，控制反應溫度在100-130℃之間，反應3-8小時；其中含磷羥基化合物為磷酸或五氧化二磷，多元醇為季戊四醇或二溴新戊二醇；

(b)制備羥甲基化三聚氰胺∶按摩爾比1∶0.5-3.0取三聚氰胺與甲醛進行反應，控制PH在7-9之間，溫度在70-80℃之間，反應40-80分鐘；

(c)包覆聚磷酸銨：首先在室溫下將聚磷酸銨分散于水中，然后在攪拌下同步加入上述步驟A制備的酸式磷酸酯和步驟B制備的羥甲基化三聚氰胺，生成磷酸酯三聚氰胺鹽包覆到聚磷酸銨的表面，控制PH值在3-6之間，溫度在75-95℃之間，反應1-3小時；控制加料使得酸式磷酸酯的游離磷羥基與三聚氰胺的摩爾比為1∶0.3-1，同時聚磷酸銨與磷酸酯三聚氰胺鹽的質量比為1∶0.5～1.5；

(d)按照c步中的固體總量計，加入質量百分比為0.2～6％的原位改性劑，分散均勻；

(e)過濾，對濾出物干燥并烘焙成粉末，得到原位改性的微膠囊包覆聚磷酸銨成品。

本發明所述的原位改性劑優選以下化合物：

本發明所述的原位改性劑優選硼酸、硼砂中的一種，或其混合物，其合計用量為0.4～4％；

本發明所述的原位改性劑優選金屬氧化物，如氧化鎂、氧化鈣、二氧化鈦中的一種或多種，其合計用量為0.6～7％；

本發明所述的原位改性劑優選堿碳酸鹽，如堿式碳酸鎂、碳酸鈣，其合計用量為1.5～3％；

本發明所述的原位改性劑優選鈦酸酯，如四丁基鈦酸酯、四異丙基鈦酸酯，其合計用量為1.2～3.3％

本發明所述的原位改性劑優選硅酸鈉，其用量為0.4～2.0％。

上述原位改性劑，采用氧化物含量限定的方式，對其質量要求進行控制。其中硼酸或硼砂，其所含的B₂O₃為0.2～2％；硅酸鈉所含的SiO₂為0.3～1.2％；氧化鎂或堿式碳酸鎂所含的MgO為0.6～1.2％；碳酸鈣所含的CaO為0.6～6.0％：鈦酸酯所含的TiO₂為0.3～1.0％。

本發明方法選用羥甲基化氨基樹脂作為氣源，在碳源酸式磷酸酯的作用下，水溶液中酸催化交聯固化，生成大分子量的樹脂，包覆到酸源聚磷酸銨的表面，形成聚磷酸銨包覆液，然后將具有協效阻燃作用的原位改性劑加入到包覆液中，由此一方面中和包覆液的酸性，另一方面與包覆液相互作用形成沉淀物并均勻分散于阻燃劑的整個體系之中。