[發(fā)明專利]一種納米二氧化硅改性多聚磷酸銨的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611200686.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN106832414B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱峰;劉君錠;徐玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州捷爾思阻燃化工有限公司
• 主分類號(hào): C08K9/06
• 分類號(hào): C08K9/06;C08K9/02;C08K3/32;C08K3/36;C08L23/00;C09D5/18;C08L101/00;C08L23/12;C08K13/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體;胡寅旭

本發(fā)明公開了一種納米二氧化硅改性多聚磷酸銨的制備方法，包括以下步驟：(1)在捏合機(jī)中投入等摩爾比的反應(yīng)物五氧化二磷和磷酸氫二銨，攪拌均勻后升溫通氨，在180～320℃下反應(yīng)0.5～5h后加入納米二氧化硅，繼續(xù)通氨于180～320℃下反應(yīng)0.5～5h，得到納米二氧化硅改性多聚磷酸銨粗產(chǎn)物；(2)將納米二氧化硅改性多聚磷酸銨粗產(chǎn)物加入捏合機(jī)，在攪拌條件下噴灑烷基硅氧烷，于80～180℃下反應(yīng)0.5～3h，即得納米二氧化硅改性多聚磷酸銨。納米二氧化硅改性多聚磷酸銨為白色粉末。本發(fā)明工藝步驟簡單，可操作性強(qiáng)，制備成本低，制得的納米二氧化硅改性多聚磷酸銨阻燃性、相容性好，耐遷移。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種膨脹阻燃劑，尤其是涉及一種納米二氧化硅改性多聚磷酸銨的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

多聚磷酸銨(ammonium polyphosphate，以下簡稱APP)是一種以磷、氮為主要成分的膨脹型環(huán)保無機(jī)阻燃劑，可作為涂料、塑料、橡膠的阻燃劑使用。但存在易吸潮、吸濕、與樹脂相容性不佳的問題，在實(shí)際應(yīng)用中受到了限制。一般采用表面處理、表面包覆的方式進(jìn)行處理。

目前，提高APP的穩(wěn)定性和與樹脂相容性，主要采用三聚氰胺甲醛樹脂包覆、微膠囊處理、有機(jī)硅改性等方法，國內(nèi)外已有多項(xiàng)關(guān)于該方面的專利。其中，采用硅烷協(xié)效阻燃，提高APP其它相關(guān)性能的方法也有較多報(bào)道。

方法一，硅樹脂包覆處理。公開專利有WO9208758A1，專利中介紹了在親水性有機(jī)溶劑下(如丙酮，醋酸乙酯和甲醇)，采用有機(jī)硅氧烷聚合物對(duì)APP進(jìn)行包覆處理。但該方法在降低APP水溶性的同時(shí)，存在采用有機(jī)溶劑、后期處理復(fù)雜、處理效率低等缺點(diǎn)。

方法二，核殼型結(jié)構(gòu)包覆處理。專利CN101760049A采用核殼型二氧化硅包覆聚磷酸銨，處理后的阻燃劑一方面利用硅、磷元素的協(xié)同阻燃作用，增強(qiáng)阻燃效果，另一方面二氧化硅疏水性、耐熱性進(jìn)一步解決了APP的滲透遷移、耐熱性不足等缺點(diǎn)。專利CN102432920采用聚甲基苯基硅氧烷改性環(huán)氧樹脂做囊材，形成耐高溫核殼結(jié)構(gòu)，具有更好的相容性和耐水性。

方法三，硅烷偶聯(lián)劑處理。這是一種較為常見對(duì)APP水溶性改善的方法。專利CN101570325、CN101492881、CN102093735中提到分別在硅酸酯或其他溶劑中，對(duì)于聚磷酸銨或先行單一密胺等改性的聚磷酸銨，加入硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行反應(yīng)，水溶性有降低，并對(duì)APP的滲透遷移有一定作用。專利CN 101235221、CN102850824中采用氨基硅烷偶聯(lián)劑水解后在進(jìn)行有機(jī)包覆，降低APP的水溶性。方法采用硅酸酯水解包覆，存在期處理復(fù)雜、處理效率低等缺點(diǎn)。

方法四，硅鋁水凝膠雙層包覆。專利CN104327549中采用APP在溶劑中與硅酸酯反應(yīng)，然后加入可溶性鋁鹽進(jìn)行二次包覆。改性后產(chǎn)品熱穩(wěn)定性和阻燃性有所提高。

上述方法均存在不同程度的缺陷。由于II型APP是結(jié)晶體，處理劑需先分散在溶劑中，一方面處理效率低，較多的處理劑殘留在溶劑里；另一方面產(chǎn)品后處理工藝復(fù)雜，對(duì)環(huán)境影響大，生產(chǎn)成本高。

此外，采用納米材質(zhì)改性聚磷酸銨，提高產(chǎn)品性能，國內(nèi)已有相關(guān)專利。

方法一，在反應(yīng)過程中加入納米改性物質(zhì)。在專利CN103342833、CN103304846，在合成APP過程中，高溫下加入納米氫氧化鎂、氫氧化鋁、蒙脫土，以提升在聚合物材料的阻燃效果。專利CN103980538中在濃磷酸、尿素中加入磷酸改性納米β分子篩，然后進(jìn)行預(yù)聚合及老化，產(chǎn)品在高分子材料中分散性和相容性好，并且抑煙性良好。但該方法大多適用于低聚合度APP的合成，如采用氫氧化物有利于其在APP表面通過成鹽固定，但在高溫下和P-OH和發(fā)生酸堿反應(yīng)，產(chǎn)生水，會(huì)是聚磷酸銨發(fā)生水解副反應(yīng)。如采用蒙脫土方法，會(huì)抑制晶型，只能得到I型的APP。