[發明專利]一種納米阻燃劑制備方法

在審

• 申請號: 201810122139.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108314899A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 謝德明;繆瓊;譚卓華
• 申請（專利權）人: 繆瓊;譚卓華;甘嘉洪
• 主分類號: C08L83/08
• 分類號: C08L83/08;C08K7/26;C08G77/398;C08G77/395
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

本發明提供一種納米阻燃劑制備方法，首先將硼酸按比例與端羥基硅油及小分子硅氧烷混合，加熱使之溶解。隨后通過碾磨和負壓使小分子物質裝載入改性埃洛石納米管空腔中，得到負載小分子物質的埃洛石納米管。然后在濃硫酸催化下反應交聯，生成負載聚硼酸硅油酯的埃洛石納米管。最后用三氯氧磷在一定條件下與上述產物進行反應，得到負載聚磷硼硅氧烷的埃洛石納米管，即納米阻燃劑。本發明與傳統阻燃劑相比，該制備方法工藝流程簡單，反應迅速，反應效率高，產物收率高。同時，通過調整合成制備工藝，優化其磷、硼、硅三種元素組成，可具備顯著阻燃效果。

技術領域

本發明屬于高分子材料阻燃領域，具體涉及一種納米阻燃劑制備工藝。

背景技術

我國現有開發生產的阻燃劑普遍處于低端原材料階段，技術含量低，產量雖大，但產值低，利潤率很小，缺乏在國際市場的競爭優勢。同時也無法滿足一些特殊材料、高性能材料的阻燃需求。現有阻燃劑產品存在的主要問題是阻燃效果差，添加量大且嚴重影響材料的綜合性能，大多以有毒有害的鹵系阻燃劑產品為主；缺少對新型阻燃機理的研究與阻燃新產品研究；新開發的一些阻燃產品由于工藝復雜、生產成本高而難以大規模推廣。隨著歐盟等發達國家大幅度提高材料阻燃標準，我國阻燃劑行業將重新洗牌，絕大部分現有阻燃劑產品將面臨淘汰。

目前常用的阻燃劑包括有機鹵系、有機磷系以及無機阻燃劑等幾類。鹵系阻燃劑自20世紀60年代起即是阻燃劑領域內的代表性產品，其阻燃效率高，用量少，對材料的性能影響小，而且價格適中。1986年，研究發現鹵系阻燃劑在應用過程中形成二惡英，嚴重毒害環境，再加上以其阻燃的高分子材料在熱裂解及燃燒時生成大量的煙塵及腐蝕性氣體，目前鹵系阻燃劑在發達國家已經被限制使用而面臨淘汰。

磷系阻燃劑也是傳統阻燃劑中重要的一種類型,包括磷酸鹽、磷酸酯、磷腈等，其中磷酸酯種類多、價格低、用途較廣，是主要品種。早期開發應用的有機磷系阻燃劑有磷酸三苯酯、磷酸三（二甲苯）酯、磷酸三乙酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基膦酸酯、磷酸三（β-氯乙基）酯、磷酸三（2，3-二溴丙基）酯、三（二溴苯基）磷酸酯等。磷酸酯產品多為液態，耐熱性差，揮發性大，影響了阻燃效果和阻燃持久性。磷鹵系復合阻燃劑也因其含鹵等問題，應用受到限制。因此，揮發性低，耐熱性能好以及阻燃持久的新型環保有機磷阻燃劑的研究開發逐漸成為目前研究的熱點。Lina通過苯膦酰二氯和甘二醇合成含磷聚酯PEDPP，在高聚物中添加10wt%的PEDPP，其LOI達到29。另外，含磷的超支化聚合物作為阻燃劑新品種也得到廣泛關注。Xilei Chen合成了一種超支化的聚磷酸酯（HPE）并將其添加到聚合物中熔融共混，發現聚合物阻燃性能隨著HPE添加量的增加而線性增加，20wt%的添加量可使共混物通過UL94 V-0等級測試，LOI達到35。其它還有諸如雙酚A-雙二苯基磷酸酯（BDP）和間苯二酚雙（二苯基）磷酸酯（ RDP）是近年來開發出的新型無鹵環保有機磷類阻燃劑；新型雙環籠狀磷酸酯三聚體；系列特殊結構的環狀膦酸酯（PBPP、TEMP P-oxide、TEMPPP'-dioxide）；以及磷氮雜合型、磷硅雜合型等系列。

目前雖有多種新型的磷系阻燃劑被研制和報道，但尚未進入工業化生產和應用領域。尤其是含磷阻燃劑制備工藝復雜，生產成本高，難以工業化。與鹵系阻燃劑相比，一些磷系阻燃劑在效能和價格上還不能與之匹敵。因此，解決磷系阻燃劑目前存在的問題還需進一步努力。

硅系阻燃劑是阻燃家族中的后起之秀，它的開發晚于鹵系和磷系阻燃劑，但它以其優秀的阻燃性、低燃速、低釋熱、防滴落、良好的加工性、高流動性，特別是對環境友好、低煙、低一氧化碳生成量而備受關注。但是單純的硅系阻燃劑與高分子材料的相容性差，且價格偏高。含磷、含硅阻燃劑共同使用時，高溫下磷元素可催化促成炭的形成，而硅元素則增加這些炭層的熱穩定性，從而發揮磷-硅協同阻燃效果，可提高阻燃效率，降低應用成本。