[發明專利]一種新型納米級無鹵無磷環保阻燃劑

無效

• 申請號: 201310731639.2
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103709613A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 張媛;張增芳;李蘇橋
• 申請（專利權）人: 柳州市圣諾科技有限公司
• 主分類號: C08L67/00
• 分類號: C08L67/00;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/04
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及阻燃劑技術領域，尤其涉及一種新型納米級無鹵無磷環保阻燃劑。

背景技術

碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。

碳納米管中碳原子以sp2雜化為主，同時六角型網格結構存在一定程度的彎曲，形成空間拓撲結構，其中可形成一定的sp3雜化鍵，即形成的化學鍵同時具有sp2和sp3混合雜化狀態，而這些p軌道彼此交疊在碳納米管石墨烯片層外形成高度離域化的大π鍵，碳納米管外表面的大π鍵是碳納米管與一些具有共軛性能的大分子以非共價鍵復合的化學基礎。

不論單壁碳納米管還是單壁碳納米管，其表面都結合有一定的官能基團，而且不同制備方法獲得的碳納米管由于制備方法各異，后處理過程不同而具有不同的表面結構。一般來講，單壁碳納米管具有較高的化學惰性，其表面要純凈一些，而單壁碳納米管表面要活潑得多，結合有大量的表面基團，如羧基等。以變角X光電子能譜對碳納米管的表面檢測結果表明，單壁碳納米管表面具有化學惰性，化學結構比較簡單，而且隨著碳納米管管壁層數的增加，缺陷和化學反應性增強，表面化學結構趨向復雜化。內層碳原子的化學結構比較單一，外層碳原子的化學組成比較復雜，而且外層碳原子上往往沉積有大量的無定形碳。由于具有物理結構和化學結構的不均勻性，碳納米管中大量的表面碳原子具有不同的表面微環境，因此也具有能量的不均一性。

正是由于碳納米管的獨特的物理化學性質，在許多方面得到應用。且由于對環保的需要，含磷含鹵的阻燃劑有可能產生含磷或鹵的有毒氣體物質，因此，結合碳納米管的性質可以制備新型納米級無鹵無磷環保阻燃劑。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種新型納米級無鹵無磷環保阻燃劑，包括以下制備步驟：

1）向反應器中加入單壁碳納米管，并加入的濃硫酸與濃硝酸的混合液，混合均勻，控制溫度為50～60℃，反應10～12h，，所得產物攪拌、過濾、離心分離、洗滌，洗滌過程直至洗至中性，放置在真空烘箱中，在75～78℃干燥32～40h，得到具有羧基基團的改性單壁碳納米管；

2）將具有羧基基團的改性單壁碳納米管加入反應釜，氮氣保護下，加入SOCl₂，攪拌加熱至65～73℃，反應24h～28h，過濾，用四氫呋喃洗滌，在50～60℃干燥24～48h，得到酰氯化的單壁碳納米管；

3）在通氮氣保護的多口瓶中加入酰氯化的單壁碳納米管、丙醇，攪拌加熱至115～125℃，反應24～28h，冷卻至常溫，備用；

4）將對苯二甲酸、丙醇、納米三氧化二銻、酰氯化的單壁碳納米管的丙醇溶液加入到氮氣保護的反應釜內，加熱至200～230℃，控制釜內壓力為0.7～0.85MPa，反應結束；在溫度為250℃～270℃，壓力為0.01～0.5Pa，反應0.5～1h，然后升溫至275℃～280℃，壓力為45～50Pa，反應3～4h，至產物粘度達到0.8～1.0且為定值后，冷卻，出料，即得所述阻燃劑。

優選的，步驟1）中，所述濃硫酸與濃硝酸的體積比3～3.5：1。

優選的，步驟1）中，所述單壁碳納米管與濃硝酸的體積比4～4.5：1。

優選的，步驟2）中，所述的具有羧基基團的改性單壁碳納米管、SOCl₂的摩爾比例為1:1.4～1.8。

優選的，步驟3）中，所述的酰氯化的單壁碳納米管、乙二醇的摩爾比例為2.5～3.2:1。

本發明所提供的阻燃劑與聚酯的相融性較好。材料在燃燒過程中生成了結構連續致密而且穩定的炭層，有效的緩解了高聚物的分解，且其燃燒過程磷鹵的含量較低

具體實施方式

以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

實施例1

1）向反應器中加入單壁碳納米管，并加入的濃硫酸與濃硝酸的混合液，混合均勻，控制溫度為55℃，反應10h，，所得產物攪拌、過濾、離心分離、洗滌，洗滌過程直至洗至中性，放置在真空烘箱中，在78℃干燥32h，得到具有羧基基團的改性單壁碳納米管。所述濃硫酸與濃硝酸的體積比3：1。所述單壁碳納米管與濃硝酸的體積比4.5：1。