[發明專利]一種納米有機膦酸金屬鹽阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310035474.5
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103102508A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 臺啟龍
• 申請（專利權）人: 蘇州安鴻泰新材料有限公司
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K9/04;C08K9/02;C08K5/5333;C07F9/40;C08L55/02
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技術領域

本發明屬于阻燃劑領域，具體涉及一種納米有機膦酸金屬鹽阻燃劑及其制備。

背景技術

聚合物材料因其具有力學性能好、耐腐蝕、價格低廉、易加工等優點，已成為工業、農業、國防和科技等領域的重要材料，廣泛滲透于人類生產生活的各個方面，發揮著巨大的作用。然而絕大部分聚合物材料易于燃燒，具有潛在的火災危險性，導致火災頻發，因此對聚合物材料進行阻燃處理十分必要。

阻燃聚合物可分為本征型和添加型，后者具有加工簡單、生產成本低等優點，一直是聚合物阻燃領域的主力軍。目前國內普遍采用含鹵阻燃劑來處理聚合物材料，雖然其阻燃效率高，但是含鹵阻燃劑在燃燒過程中會產生大量有毒煙氣，如二噁英，嚴重危害了生態環境和人類健康。因此，阻燃劑無鹵化的呼聲越來越高。因此，從長遠來看，阻燃劑發展方向是低毒、低煙和無鹵化。

有機膦酸金屬鹽是一種重要的有機膦系無鹵阻燃劑，相關的專利報道并不多見。中國專利（CN102086401A）公開了一種有機膦酸鋁阻燃劑的制備方法，即先將甲基膦酸二甲酯水解成甲基膦酸甲酯鈉鹽或鉀鹽，然后將得到的甲基膦酸甲酯鈉鹽或鉀鹽與硫酸鋁反應。類似的報道還有用氫氧化鋁（Al(OH)₃）與甲基膦酸二甲酯（DMMP）反應（美國專利US4973727），以及用三氯化鋁（AlCl₃）與DMMP反應或碳酸鋁（Al₂(CO₃)₃）與甲基膦酸反應制備有機膦酸鋁（歐洲專利EP0245207,美國專利US4972011）。以上專利都成功地制備出了有機膦酸鹽阻燃劑，但還是存在一些缺點和不足，比如反應步驟復雜、有副產物、產物粒徑較大以及與聚合物基體相容性不好等，這些缺點限制了這類阻燃劑的推廣應用和應用效果。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種反應步驟簡單、產物粒徑更小、阻燃效果更好的納米有機膦酸金屬鹽阻燃劑及其制備方法。

為解決以上技術問題，本發明采取的技術方案是：

一種納米有機膦酸金屬鹽阻燃劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將一定量的膦酸酯和表面活性劑加入裝有冷凝管的四口反應釜，攪拌分散均勻；

（2）將一定量的金屬化合物加入步驟（1）所得的混合液中，控溫在110~200℃之間，以≥300rpm的攪拌速度反應6~24小時，然后降溫至室溫，所述的金屬化合物為金屬氫氧化物或金屬氧化物或這兩者的混合物；

（3）將一定量的偶聯劑加入到步驟（2）所得的反應液中，控溫在40~100℃之間，以≥300rpm的速度攪拌1~6小時，然后過濾，所得固體在80~120℃下烘干，即得所述納米有機膦酸金屬鹽阻燃劑；

上述步驟（2）中所加金屬化合物與步驟（1）中所加膦酸酯的質量比在1:15~1:45之間；步驟（1）中所加表面活性劑與步驟（2）中所加金屬化合物的質量比在0.005：1至0.03：1之間；步驟（3）中所加偶聯劑與步驟（2）中所加金屬化合物的質量比在0.01：1~0.05：1之間。

優選地，步驟（1）中，所述的膦酸酯為甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯或丙基膦酸二甲酯。

優選地，步驟（2）中，所述金屬氫氧化物為氫氧化鋁、氫氧化鎂和氫氧化鋅中的一種或多種的混合，所述金屬氧化物為氧化鈦、氧化鑭或氧化鈰中的一種或多種的混合。

優選地，步驟（3）中，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑和鈦酸酯類偶聯劑中的一種或兩者的混合。

優選地，步驟（2）中所加金屬化合物與步驟（1）中所加膦酸酯的質量比為1:25。

優選地，步驟（1）中所加表面活性劑與步驟（2）中所加金屬化合物的質量比為0.01:1。

優選地，步驟（3）中所加偶聯劑與步驟（2）中所加金屬化合物的質量比為0.01:1。

優選地，步驟（1）中攪拌分散時的溫度控制在60~100℃之間。

優選地，步驟（2）中，反應控溫在160~175℃之間。