[發明專利]含硅磷的準球形膠囊狀高效、協同、復合型阻燃劑

有效

• 申請號: 201210561411.9
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103059344A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 趙樸素;王紅艷;宋潔
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/36;C08K3/26;C08K3/24;C08K3/30;C08L75/04
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明涉及含硅磷的準球形膠囊狀高效、協同、復合型阻燃劑，主要用于建筑行業上各類聚氨酯材料的阻燃。

背景技術

隨著社會進步速度的不斷加快，建筑的高層化、集群化以及工業廠房的大型化已成為趨勢，相應的火災預防要求也越來越高，已經引起人們的高度重視。2009年央視大火和上海靜安區的火災不僅造成了巨大的經濟損失，而且也造成了慘重的人員傷亡。此種情況下，提高建筑材料的阻燃性能就自然而然地成為熱點研究問題。

聚氨酯作為一種性能優良的高分子合成材料，由于其優良的物理力學性能、聲學性能、電學性能、耐化學性能和保溫保冷性能而廣泛用于建筑行業的各種設施中，如熱力管道、通風管道、樓頂保溫、墻壁保溫、冷庫及其它需要保溫的管道和設施。但是聚氨酯本身是一種極易燃燒的材料（氧指數在18以下），傳統的阻燃配方（氧指數在25以下）難以滿足規范的要求。因此，在不影響聚氨酯保溫性能的前提下，提高聚氨酯的阻燃性能，制備出基于聚氨酯基體的各種高效低毒無塵或少塵、無毒煙的高檔次和高性能新型建材就極為迫切。

目前，聚氨酯生產中有各種各樣添加無機和有機阻燃劑。無機添加型阻燃劑主要有氧化銻、氫氧化鋁、磷酸氨、硼酸鹽、二氧化硅等，有機添加型阻燃劑主要有磷酸酯、、氧化膦、縮聚磷酸酯、氯化石蠟等。其中，無機阻燃劑具有無鹵、無毒、低煙、高效等特點，是一類環境友好型阻燃劑。但是，這類阻燃劑在高分子基體中的分散性差、相容性及界面性也不好；而且，無機阻燃劑的用量對聚氨酯材料本身性能的影響比較顯著。傳統的有機磷化合物、含鹵磷酸酯類化合物燃燒時可分解出磷酸及有機磷酸，其可催化聚氨酯中的多羥基化合物脫水成炭，發揮阻燃作用。但其阻燃元素單一，氧指數值一般不超過22，即使增加阻燃劑劑量，阻燃效果提高不明顯，且容重增加，韌性降低，保溫性降低。而含鹵阻燃劑雖然具有價格低廉，實際阻燃效果佳等特點，但是燃燒時，會散發出有害氣體，從而造成人員損傷。

近年研究表明：SiO₂無論作為聚合物的添加劑，還是與聚合物組成共混體系，均具有較好的阻燃性能，能更好地起到隔熱隔氧作用。在不同形狀的SiO₂粉體顆粒中，球形SiO₂顆粒又因其具有較小的比表面積，較大的堆積密度和較好的流動性能，成為粉體材料研究的熱點。

發明內容

本發明的目的在于：提供含硅磷的準球形膠囊狀高效、協同、復合型阻燃劑，該復合型阻燃劑高效、環保，復合型阻燃劑用于生產建筑行業用阻燃型聚氨酯材料，提高聚氨酯材料的極限氧指數。

本發明的技術解決方案是：首先將球形二氧化硅進行烷基化，然后烷基化二氧化硅與磷酸酯類物質加成聚合，得含硅磷的準球形膠囊狀阻燃材料，最后以準球形膠囊狀阻燃材料為主體，通過表面包覆適量無機鹽，形成復合型阻燃劑。?

其中，該復合型阻燃劑的制備方法包括以下步驟：

（1）烷基化SiO₂：將市購二氧化硅和偶聯劑KH-550以質量比1:30混合于反應器中，95?%乙醇為溶劑，油浴加熱12?h，抽濾、真空干燥得烷基化SiO₂；

（2）含硅磷的準球形膠囊狀阻燃材料：在反應器內依質量比1:2~1:6加入烷基化SiO₂和磷酸酯類物質，再加入引發劑AIBN，引發劑AIBN質量為烷基化SiO₂的5%，無水乙醇為溶劑，75℃機械攪拌中聚合16h，冷卻、抽濾、洗滌、干燥得含硅磷的準球形膠囊狀阻燃材料；

（3）復合型阻燃劑：將含硅磷的準球形膠囊狀阻燃材料以質量體積比1:30～50加到水中，并加入含硅磷的準球形膠囊狀阻燃材料質量的0.1~2%的硅烷偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷，在50℃水浴中高速攪拌，分散均勻，再加入無機鹽阻燃劑，其中無機鹽阻燃劑為含硅磷的準球形膠囊狀阻燃材料質量的5~20%，充分混合5h，真空干燥，得復合型阻燃劑。

其中，磷酸酯類物質為N-羥甲基-N-2-羥乙基氨甲基膦酸二甲酯、N-羥甲基-N-2-羥丙基氨甲基膦酸二乙酯中的一種。?

其中，無機鹽阻燃劑為碳酸鋁酸鈣、堿式碳酸鎂、錫酸鋅、硫酸鋇、碳酸鉬、碳酸鋯中的一種或2-3種；無機阻燃劑為上述無機阻燃劑的兩種時，其質量比為1:1；無機阻燃劑為上述無機阻燃劑的三種時，其質量比為1:1:1。