[發(fā)明專利]聚磷酸銨-聚苯乙烯核殼微球的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210313528.5
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102850592A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李云濤;趙春霞;邢云亮
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/32;C08F112/08;C08L79/04;B01J13/14
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆;肖國華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以聚磷酸銨為核，聚苯乙烯為殼的多功能核殼微球制備方法，屬于無鹵阻燃劑多功能改性領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨（Ammonium?polyphosphate,APP），分子通式為(NH₄)_(n+2)P_nO_(3n+1)，其中，當n為10~20時，為水溶性；當n大于20時，為難溶性。聚磷酸銨無毒無味，不產(chǎn)生腐蝕性氣體，含磷量高達30%~32%，含氮量為14%~16％，具有良好的阻燃效果，已被廣泛應用于高分子材料的阻燃改性。然而，聚磷酸銨分子結(jié)構(gòu)中存在大量P-O-P和P=O鍵，導致其具有較強的親水性，在潮濕環(huán)境中容易吸收水分子，可造成阻燃聚合物材料電性能以及濕熱強度的大幅度降低，限制阻燃材料的應用領(lǐng)域。同時，聚磷酸銨為粉末狀無機物，與有機高分子材料，相容性較差，并且無直接或間接相互作用，在提高高分子材料阻燃性能的同時往往會降低材料的力學性能。由于上述缺陷，聚磷酸銨阻燃材料在使用和儲存過程中，聚磷酸銨會逐漸遷移到阻燃材料表面發(fā)生“反霜”現(xiàn)象，材料的阻燃性能也會隨著時間延長而降低。為解決聚磷酸銨作為阻燃劑在有機高分子領(lǐng)域應用中的缺陷，對聚磷酸銨進行微膠囊改性是近年來研究工作者常用的方法。

三聚氰胺-甲醛樹脂可燃性小，硬度高，溶解度參數(shù)與大多數(shù)樹脂相似（玻璃鋼/復合材料，2006,3:39-41.），是包覆改性聚磷酸銨的常用樹脂。DE?2949537，EP?0180796等公開了水相介質(zhì)中三聚氰胺-甲醛樹脂微膠囊化聚磷酸銨的方法。三聚氰胺-甲醛樹脂包覆聚磷酸銨基本過程為，聚磷酸銨分散到三聚氰胺-甲醛預聚體中，在酸性催化作用下，預聚體中的活性基團進一步縮合，最終在聚磷酸銨表面形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這一過程為多官能團間的無序縮合聚合，反應過程以及反應程度均難以控制。有研究工作者提出，采用熱塑性聚烯烴單體在聚磷酸銨表面進行聚合，直接形成微膠囊結(jié)構(gòu)（US?6291068，CN?1229399）。熱塑性聚烯烴樹脂，維卡軟化點較低，難以應用于高熔點聚合物的進一步改性。CN101429291A公開了一種間規(guī)聚苯乙烯樹脂微膠囊包覆聚磷酸銨的方法。該發(fā)明與未包覆的聚磷酸銨相比，具有較高的耐滲透性、阻燃型以及熱穩(wěn)定性，可用作聚烯烴、聚氨酯等高分子材料的阻燃劑。但是，采用該方法制備的包覆改性聚磷酸銨產(chǎn)物無特定形態(tài)，難以通過調(diào)節(jié)合成工藝得到具有良好重現(xiàn)性的改性聚磷酸銨。本發(fā)明通過苯乙烯在聚磷酸銨表面的原位聚合，制備出具有典型核殼結(jié)構(gòu)的微膠囊聚磷酸銨。該方法合成條件溫和，工藝可控，所制備的聚磷酸銨-聚苯乙烯核殼微球粒徑可控，產(chǎn)物形態(tài)重現(xiàn)性好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種聚磷酸銨-聚苯乙烯核殼微球的制備方法。

本發(fā)明提供的聚磷酸銨-聚苯乙烯核殼微球的制備方法，其特點是利用苯乙烯單體的可聚合性，通過穩(wěn)定劑和靜電作用，使苯乙烯在聚磷酸銨表面原位聚合形成典型的核殼結(jié)構(gòu)，從而提高聚磷酸銨的疏水性；同時，原位聚合法可有效控制核殼結(jié)構(gòu)粒徑，為聚合物的增韌阻燃改性一體化奠定基礎(chǔ)；此外，作為殼層的聚苯乙烯，不僅可以提高聚磷酸銨與其它聚合物的界面相容性，還可與聚磷酸銨發(fā)生化學交聯(lián)反應，促進成碳，起到協(xié)同阻燃效果；在制備過程中，利用超聲形成的空穴輔助分散聚合，提高核殼結(jié)構(gòu)的均一性和可控性。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)實施實現(xiàn)，其中所述的原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。

聚磷酸銨-聚苯乙烯核殼微球的制備方法，其特征在于，該方法由以下工藝條件和步驟實現(xiàn)：

（1）將20份重量的聚磷酸銨、0.5-5份穩(wěn)定劑以及50-500份分散介質(zhì)加入到帶有回流冷凝裝置、溫度計以及機械攪拌的多口反應釜中，在超聲輔助條件下200-700rpm機械攪拌分散均勻；

（2）聚磷酸銨分散均勻后，45-80℃條件下向反應釜中同時滴入5-100份苯乙烯單體和0.1-2份引發(fā)劑，其中苯乙烯單體和引發(fā)劑在0.5-1.5h滴加完；

（3）單體和引發(fā)劑滴加完后，45-80℃繼續(xù)反應1-5h，降至室溫，過濾，洗滌，得到粒徑為0.1-3μm的核殼微球。

其中，聚磷酸銨為白色粉末，聚合度100-2000，不溶于水。