[發明專利]一種有機硅改性氫氧化鋁阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210190523.8
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102675691A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 樓芳彪
• 申請（專利權）人: 樓芳彪
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K3/22;C09C1/40;C09C3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于阻燃劑合成技術領域，涉及無鹵無機阻燃劑制備技術，特別涉及氫氧化鋁阻燃劑改性技術。

背景技術

當前高分子合成材料在各個領域都已得到廣泛應用，但因高分子材料易燃，因此高分子材料的阻燃已成為世界各國的研究熱點。添加型的阻燃劑因其使用方便，應用量也日益增多。添加型阻燃劑分為無機和有機兩大類。無機阻燃劑主要有氫氧化鋁、氫氧化鎂、紅磷、聚磷酸銨、氧化銻等。無機類阻燃劑中的氫氧化鋁因其兼具阻燃、填充、抑煙等多種功能，使用氫氧化鋁的阻燃材料在遇高熱燃燒時，不會產生有毒和腐蝕性氣體。所以氫氧化鋁已成為當前使用量最大的環保型無機阻燃劑。

氫氧化鋁又稱三水合氧化鋁(ATH)，分子式為Al₂O₃·3H₂O或Al(OH)₃。ATH的阻燃機理通常認為有以下四個方面：①填充使聚合物濃度下降；②受熱分解吸熱，降低聚合物溫度；③分解釋放的水蒸汽稀釋可燃氣體和氧氣的濃度；④分解生成的Al₂O₃覆蓋聚合物表面，隔絕氧氣。單獨使用ATH作阻燃劑時，添加量要達到60％以上才能起到較好的阻燃效果。因ATH是親水性的，與高聚物相容性不好，如此大的添加量將嚴重影響阻燃高聚物的加工性能和力學性能，因此需要對ATH作表面改性處理。ATH的表面改性劑通常選用硅烷偶聯劑、鈦(鋯)酸酯偶聯劑、硬酯酸(鹽)等。“一種表面改性的氫氧化鋁阻燃劑及其制備方法”(CN200710069077.4)，采用(亞)磷酸酯和硅烷偶聯劑進行表面處理；“一種氫氧化鋁/氫氧化鎂阻燃劑的改性方法”(CN20101028830.0)采用先以自由基聚合型樹脂吸附于粉體表面，再使用輻射引發聚合在粉體表面形成高分子包覆膜的方法進行表面改性；“一種硅油表面改性氫氧化鋁阻燃劑的制備方法”(CN20101053724.8)先將硅油以物理吸附于ATH表面，再噴催化劑使硅油的官能團與ATH的表面羥基反應的方法進行處理。上述方法選用的硅烷偶聯劑價格較貴，有的處理方法較為復雜，對大規模市場推廣有一定的影響。

發明內容

本發明針對現有技術之不足，提供一種新的有機硅改性氫氧化鋁阻燃劑的制備方法。本發明選用我國產能最大的有機硅單體甲基氯硅烷生產中副產的廉價的甲基三氯硅烷(簡稱一甲)作為有機硅改性劑，使之與ATH上較為活潑的-OH基發生化學反應，生成有機硅改性的氫氧化鋁阻燃劑。

Al(OH)₃從分子式上看有三個-OH基團，甲基三氯硅烷有三個活潑的Si-Cl鍵，可以與活潑的-OH基起化學反應。但實驗表明在ATH中僅有約三分之一的-OH能與一甲起化學反應，放出HCl氣體，縮合形成一個Al-O-Si鍵。從ATH的阻燃機理上看，也不可使所有的-OH基都與一甲去反應，否則將失去阻燃效果。因此從分子結構上看，一個甲基三氯硅烷將與三個ATH的各一個-OH基反應，縮合成一個較大的分子。由于在這個分子上聯上了硅甲基，因此具有較好的疏水性能，增強了該阻燃劑與高聚物基材的相容性，可明顯改善阻燃高聚物的加工性能和力學性能。另外由于在阻燃劑分子中引入了硅元素，可較好的發揮協同阻燃效應。

本發明提出的有機硅改性氫氧化鋁的制備方法，包括濕法和半干法兩種工藝。

濕法工藝：將ATH放入反應體系中，根據需要加入適量的稀釋溶劑使之分散均勻，加入適量的甲基三氧硅烷，氫氧化鋁與甲基三氯硅烷的摩爾比為1∶0.2-0.35，控制反應溫度40-120℃，反應2-10h，放出的HCl氣體用堿液吸收，直至無HCl放出。冷卻，倒出上層稀釋劑，加溫蒸發除盡稀釋劑(稀釋劑均可重復使用)。加水洗滌、過濾，洗至濾液中無氯離子，干燥得到疏水性很好的有機硅改性氫氧化鋁阻燃劑。

半干法工藝：將ATH放入反應體系中，加入甲基三氯硅烷，若有必要，可加入適量稀釋劑，攪拌使之均勻濕潤。其它工藝條件同濕法工藝。

濕法工藝采用的稀釋劑為環己烷、苯、甲苯、二甲苯中的至少一種。

半干法工藝選用的稀釋劑可以是二氯甲烷、三氯乙烷、丙酮或濕法工藝中所用的稀釋劑中的一種。

具體實施方式

以下的實施例是對本發明的進一步詳細說明，但本發明并不局限于以下提出的實施例。

實施例1