[發明專利]一種膨脹型阻燃劑改性水滑石及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110234704.1
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102336926A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 黃國波;王勇;梁華定;葛昌華;楊健國
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 主分類號: C08K7/22
• 分類號: C08K7/22;C08K5/5399;C07F9/6574;C08K9/04;C08K3/26;C09C1/40;C09C3/08
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技術領域

本發明涉及阻燃劑及其制備方法，具體涉及一種膨脹型阻燃劑改性水滑石及其制備方法和應用，尤其是其在制備阻燃高分子材料中的應用。

背景技術

膨脹型阻燃劑作為一種無鹵阻燃劑，隨著阻燃技術興起廣泛地應用于阻燃聚合物，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時，表面能夠生成一層均勻的碳質泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并防止產生熔滴現象，具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃劑一般以磷氮為主要阻燃元素，通常有混合型及單組分型兩種，混合型膨脹阻燃劑是將炭源、酸源、氣源化合物按一定比例混合成的阻燃劑，單組分膨脹型阻燃劑是集酸源、炭源、氣源于同一分子內的阻燃劑。與多組分膨脹型阻燃劑(成分主要是小分子)相比，具有更好的熱穩定性和抗吸濕性，更好的基體相容性及抗表面遷移性以及阻燃效率更高等優點。所以單組分膨脹型阻燃劑是無鹵膨脹阻燃劑的主要發展方向之一。

水滑石的阻燃作用現逐漸被人們認識到，水滑石燃燒或受熱時失去層間水以及碳酸根與羥基，在此過程中將大量吸熱，可起到阻燃的作用；另外，分解后的固體產物有很大的比表面積和較強的堿性，能及時地吸收材料熱分解釋放的酸性氣體和煙霧而起到抑煙、消煙的作用。膨脹型阻燃劑和水滑石復配使用制備高分子阻燃材料，由于兩者分散效果較差，難以達到理想的協同阻燃效果。另外，聚合物/水滑石納米復合材料的阻燃性，與其特殊納米結構和無機物的分散程度有關。有機化處理的水滑石雖能較好地分散在聚合物中，但其所用的插層劑往往是熱穩定性能差且無阻燃作用的長碳鏈有機陰離子化合物(如十六烷基硫酸鈉)，從而影響了聚合物/水滑石納米復合材料的阻燃性能。經膨脹型阻燃劑有機化改性水滑石制得的復合型阻燃劑，為解決上述水滑石阻燃改性高分子材料存在的問題提供了一種新的途徑。

發明內容

本發明要解決的首要技術問題在于提供一種具有阻燃性的膨脹型阻燃劑。

發明所述的膨脹型阻燃劑，其結構如式(I)所示：

式(I)中，R¹選自C₂～C₆的亞烷基，R²為C₂的亞烷基或苯基。

本發明要解決的第二個技術問題在于提供一種上述膨脹型阻燃劑的制備方法。

所述的膨脹型阻燃劑的制備方法，包括如下方法：

式(II)所示的含磷螺環的胺類化合物與丁二酸酐或鄰苯二甲酸酐反應，得到式(I)所示的化合物；

式(II)中R¹選自C₂～C₆的亞烷基。

下面分別對上述方法進行詳細說明。

本發明方法所述的反應具體可按照如下進行：式(II)化合物與丁二酸酐或鄰苯二甲酸酐，在溶劑存在的條件下，于0～80℃反應2～12小時，分離得式(I)膨脹型阻燃劑。

所述的溶劑選自下述之一：鹵代烷烴、酯類化合物、醚類化合物、酮類化合物、腈類化合物；優選下述之一：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丙酯、乙酸異丁酯、乙酸戊酯、乙醚、丙醚、異丙醚、丁醚、四氫呋喃、丙酮、丁酮、環己酮、乙腈、丙腈；更優選下列之一：三氯甲烷、四氫呋喃、丙酮、乙腈。

所述的式(II)化合物與丁二酸酐或鄰苯二甲酸酐的投料物質的量比推薦為1.0∶1.0～2.0，優選1.0∶1.0～1.5。所述溶劑的體積用量以式(II)化合物的質量計推薦為5～10ml/g。

所述反應的反應溫度優選為40～60℃，反應時間優選為4～8小時。

在反應結束后，可采用蒸餾、過濾等常規分離方法分離得到式(I)化合物。

本發明要解決的第三個技術問題是將所述的膨脹型阻燃劑應用于制備膨脹型阻燃劑改性水滑石，即以所述的膨脹型阻燃劑與水滑石通過離子交換制得所述的膨脹型阻燃劑改性水滑石。

所述的膨脹型阻燃劑改性水滑石的制備方法具體如下：式(I)所示的膨脹型阻燃劑與堿溶液反應后，與水滑石在去離子水中于50～90℃攪拌反應8～24小時，經后處理即得所述的膨脹型阻燃劑改性水滑石。

本發明推薦所述的堿溶液為氫氧化鈉水溶液、碳酸鈉水溶液、碳酸氫鈉水溶液和氨水，所述的堿溶液濃度為0.01～0.1mol/L。

本發明推薦所述膨脹型阻燃劑與水滑石的投料質量比為1～20∶100，通常，所述的去離子水與所述水滑石的質量之比為1～10∶100。