[發明專利]α-磷酸鋯改性阻燃劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710957259.9
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN108203519A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 鄭孝存;楊柳;向繼遵;吳秋琴
• 申請（專利權）人: 深圳市捷創新材料有限公司
• 主分類號: C08K9/02
• 分類號: C08K9/02;C08K3/32;C08K5/3492;C08L77/02
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 程苗;曾敬

本發明屬于工程塑料技術領域，公開了一種α?磷酸鋯改性阻燃劑及其制備方法和應用。該發明將有機基團插入磷酸鋯(α?ZrP)層間，通過球磨機械剝離成α?磷酸鋯片層。在MCA合成過程中加入α?磷酸鋯片層，α?ZrP作協同增效劑組成α?磷酸鋯改性阻燃劑(MCA?α?ZrP)。通過熔融共混，將一定量的MCA?α?ZrP加入PA6中，得到阻燃PA6復合材料，阻燃劑MCA?α?ZrP在PA6中的添加量為6?20％時，阻燃PA6達到UL?94V?0級，抗熔融滴落。能廣泛應用于機械，電氣等領域。

技術領域

本發明涉及功能性高分子新材料領域，尤其涉及一種α-磷酸鋯改性阻燃劑及其制備方法和應用。

背景技術

PA6具有優異的機械、電氣、耐磨、耐油、耐溶劑和耐腐蝕性能，廣泛應用于工業和日常生活。但由于PA6的極限氧指數不高、易燃燒，限制了其在阻燃要求高領域的應用。通常采用三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)提高PA6的阻燃性。MCA是三聚氰胺(ME)和氰尿酸(CA)通過氫鍵復合形成的大平面分子復合體，而起到氣象阻燃的作用。但燃燒過程中在聚合物表面成炭量較低炭層松散，不能形成致密的保護層，降低了MCA的阻燃效率。且MCA阻燃PA6需要較高的填充量，而MCA在樹脂中分散效果欠佳，嚴重影響了PA6材料的力學性能。

專利CN201310550306.x，利用硼酸鋅改性MCA，使硼酸鋅沉淀在生成的MCA的粒子表面，實現反應物在反應介質中有效分散，降低反應體系粘度，解決了傳統合成工藝中攪拌困難。但硼酸鋅屬于無機阻燃劑，與樹脂基體相容性較差，阻燃效率低，提高制品的阻燃性能的同時，其加工性能變差，力學性能大幅下降。

α-磷酸鋯(α-ZrP)是一種新型多功能材料，具有層狀結構，可插入客體分子形成復合材料，能改變主體或客體的化學性質和電學、光學、磁學性質。相對于其他層狀納米材料，α-ZrP具有一些獨特的優勢，如層間距可調和易于插層。此外，許多報道表明α-ZrP也能夠催化高分子復合材料表面成炭和石墨化。

發明內容

針對現有阻燃劑存在成炭質量不佳、炭層松散、阻燃效率低的問題，本發明目的是提供一種無鹵、成炭性好、阻燃效率高的α-磷酸鋯改性阻燃劑及其制備方法和應用。

本發明公開了一種MCA阻燃劑，其特征在于所述的MCA阻燃劑以α-磷酸鋯片層改性。

本發明還公開一種制備所述MCA阻燃劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將有機介質插入磷酸鋯層間，通過球磨機械剝離成α-磷酸鋯片層。球磨過程為將α-ZrP加入有機介質中，超聲儀超聲30min，放在球磨機里球磨(轉速300-2000轉/分，時間24h)，然后過濾，120度烘箱干燥；2)在MCA合成過程中加入α-磷酸鋯片層，得到α-磷酸鋯改性的MCA阻燃劑MCA-α-ZrP。

作為優選，所述的制備MCA阻燃劑的方法，其特征在于，步驟1)的有機介質為：異丙醇，甲胺，DMF等。

作為優選，所述的制備MCA阻燃劑的方法，其特征在于，步驟1)中還加入表面活性劑季銨鹽等。

作為優選，所述的制備MCA阻燃劑的方法，其特征在于，步驟2)中先加入CA與α-磷酸鋯片層攪拌，當反應溫度達到80℃時加入ME，并在95℃持續攪拌反應2小時。

作為優選，所述的制備MCA阻燃劑的方法，其特征在于，所述的α-磷酸鋯片層的加入量為MCA質量的3-60％。

本發明還公開一種阻燃PA6復合材料，其特征在于，包含所述的MCA阻燃劑。

本發明還公開一種制備所述阻燃PA6復合材料的方法，其特征在于，將所述的MCA-α-ZrP阻燃劑與PA6混合，采用熔融共混的方法制備阻燃PA6復合材料。

1、作為優選，所述的制備阻燃PA6復合材料的方法，其特征在于，所述的MCA阻燃劑與PA6混合前在120℃下干燥12h。