[發明專利]原位聚合雙層包覆改性聚磷酸銨及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201310545994.0
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103588992A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 楊林;肖潔;張志業;王辛龍;陳曉東;孔行健;楊秀山
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/32;C08L23/12;C08L23/06;C09C1/00;C09C3/10;C08G12/32;C08F220/18;C08F218/08;C08F212/08;C08F220/06;C08F220/28;C08F220/46
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 武森濤;柯海軍

技術領域

本發明具體涉及一種原位聚合雙層包覆改性聚磷酸銨及其制備方法和用途。

背景技術

聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡稱APP)，1965年美國孟山都公司首先開發成功。聚磷酸銨無毒無味，不產生腐蝕氣體，吸濕性小，熱穩定性高，是一種性能優良的非鹵阻燃劑，結晶態聚磷酸銨有五種變形體：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型，Ⅰ型為等分子一銨和尿素混合物于一個氨壓280℃下加熱16小時制得的產品，與由聚磷酸氨化所得的產品相同，Ⅰ型在不同溫度下加熱可得到其他幾種變形體。

隨著聚合物的廣泛使用，阻燃劑作為最為有效的阻燃添加劑，已經發展成為了種類繁多的體系。阻燃劑根據使用方式的不同，可分為添加型阻燃劑和反應型阻燃劑兩類，添加型阻燃劑是通過物理方法引入阻燃劑到聚合物中，但是相容性差，阻燃效果不能持久；反應型阻燃劑是將含磷阻燃單體與高聚物單體進行共聚，將阻燃基團引入高分子鏈或側鏈，以共價鍵結合起來的本體阻燃聚合物，得到的樹脂可有持久的阻燃效果，又能保持樹脂原有的熱學性質和力學性能。聚磷酸銨作為典型的無機磷系阻燃劑，因其高阻燃性、低煙、低毒、無腐蝕性氣體產生，廣泛用于阻燃領域。結晶態聚磷酸銨有五種變形體：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型，Ⅰ型為等分子一銨和尿素混合物于一個氨壓280℃下加熱16小時制得的產品，與由聚磷酸氨化所得的產品相同，Ⅰ型在不同溫度下加熱可得到其他幾種變形體。

加入聚磷酸銨的聚合物燃燒時會在聚合物表面形成一層均勻的泡沫炭層，減少聚合物表面熱量，抑制聚合熱分解，起到隔熱、隔氧、防止熔滴產生的作用，降低了聚合物火災的危險性。但是由于自身化學結構的特點，聚磷酸銨作為阻燃添加劑也存在很多的缺陷。例如：吸濕性強，各成分之間易發生醇解，導致聚合物抗水性下降；相對分子量較低，聚合物的熱穩定性差，抗遷移性差，阻燃劑的物理機械性能降低；與聚合物的相容性差，使聚合物的力學性能、電性能和絕緣性能下降，這些因素影響了阻燃劑的阻燃性能，因此需要對聚磷酸銨進行改性處理。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種原位聚合雙層包覆改性聚磷酸銨及其制備方法和用途。

本發明原位聚合雙層包覆改性聚磷酸銨的制備方法，按以下步驟制備而成：

a、取三聚氰胺、甲醛溶液、水混合形成混合液，控制pH為7～9，反應溫度為30～120℃，反應20～120min，生成預聚體，其中，混合液中三聚氰胺的濃度為18～35wt%，甲醛的濃度為10～30wt%；

b、取聚磷酸銨、水，混勻，控制pH為5～6，溫度為30～100℃，向其中加入步驟a制得的預聚體，反應2～5h，烘干，粉碎得到三聚氰胺甲醛樹脂改性的聚磷酸銨W₁；其中，按重量比聚磷酸銨：水=40～90：100；按重量比預聚體：聚磷酸銨=1:1～5；

c、取步驟b得到的三聚氰胺甲醛樹脂改性的聚磷酸銨W₁、有機溶劑W₂、引發劑W₃，混勻后，在40～80min內向其中加入W₄，控制溫度為50～100℃，反應4～5h，烘干，粉碎得到原位聚合改性聚磷酸銨粉末；

其中，所述的W₃為有機過氧化物、過硫酸鹽中至少一種；所述的W₄為丙烯酸、丙烯酸酯類和W₅的混合物，W₅為醋酸乙烯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一種；按重量比W₁：W₂：丙烯酸酯類：丙烯酸：W₃：=100:100～400:10～150:0.03～0.4:0.5～1；按重量比丙烯酸酯類：W₅=1：0.1～1。

步驟a中當加入低濃度的甲醛溶液時可以不加水，只要滿足混合液中三聚氰胺的濃度為18～35wt%，甲醛的濃度為10～30wt%即可。

步驟b中加入預聚體的方式優選快速加入。

步驟c中加入W₄的方式優選滴加。

進一步地，為了能夠得到預聚體，優選步驟a或b中控制pH的方式為加入可溶性碳酸鹽、氫氧化鉀、氫氧化鈉和氨水中至少一種。

進一步地，優選步驟a或b中控制pH的方式為加入可溶性碳酸鹽。

進一步地，從成本、來源考慮，優選所述的可溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀和碳酸氫鉀中的至少一種，優選可溶性碳酸鹽為碳酸氫鈉與碳酸氫鉀中至少一種；最優選可溶性碳酸鹽為碳酸氫鈉。