[發明專利]一種多酸插層表面共價改性的層狀雙氫氧化物阻燃劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810885766.0
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN109251358B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 戴李宗;彭超華;陳婷;劉玲;陳國榮;曾碧榕;許一婷;羅偉昂;袁叢輝
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/22;C08L63/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;秦彥蘇

本發明涉及一種多酸插層表面共價改性的層狀雙氫氧化物阻燃劑及其制備方法，采用沉淀法制備層狀雙氫氧化物，然后通過與層狀雙氫氧化物表面羥基反應共價修飾上含磷氮有機化合物，最后采用剝離重組法，用含磷Keggin型多酸插層改性層狀雙氫氧化物。本發明不僅能夠解決層狀雙氫氧化物與基體相容性差的問題，還能結合含磷氮有機化合物高效阻燃的特點，同時避免了長鏈表面活性劑改性層狀雙氫氧化物對阻燃性能的影響；再將具有催化活性的含磷Keggin型多酸引入到層狀雙氫氧化物中，與層狀雙氫氧化物協同作用，將極大增強催化能力，使得阻燃效率大大提高；在保證較低阻燃劑添加量即能達到良好阻燃效果的同時，維持甚至提高了加入阻燃劑后的高分子的力學性能。

技術領域

本發明屬于有機—無機阻燃技術領域，具體涉及一種多酸插層表面共價改性的層狀雙氫氧化物阻燃劑及其制備方法。

背景技術

隨著高分子工業的快速發展，高分子材料在各個行業得到了極大應用，涉及到人們的衣食住行。但由于高分子材料自身易燃的特點，使其在一些應用場景中受到了限制，甚至造成了嚴重火災事故，導致了極大的生命和財產損失。目前，使用阻燃添加劑以降低高分子材料的可燃性是有效的途徑。

在火災發生時，含鹵阻燃劑會釋放有害物質造成“二次傷害”而受到限制。磷系、氮系乃至磷氮協同阻燃劑因符合環保要求得到了大量應用，其中9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物就是磷系阻燃劑典型代表。

常用的阻燃劑還包括無機阻燃劑，它們無煙低毒，價格低廉。其中層狀雙氫氧化物(LDH)就有著廣泛應用。LDH由類水鎂石層板組成，這些層板上的二價金屬陽離子(如Mg²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等)，一部分與羥基形成八面體配體結構，而另一部分則被三價金屬陽離子(如Al³⁺、Cr³⁺、Ga³⁺、In³⁺、Mn³⁺、Fe³⁺等)取代，進而形成帶正電荷的層板。LDH受熱時會釋放層間水分子以及脫出羥基，從而吸收大量熱能，同時分解后的固體可以吸收酸性氣體。但是無機阻燃劑阻燃效率低，實際使用時需大量添加，由于與高分子基體相容性差，易對高分子材料的力學性能造成不良影響。常用陰離子表面活性劑對LDH進行改性以改善相容性，但表面活性劑的烷烴長鏈會削弱阻燃性能。

Keggin型多酸是一類結構明確的陰離子型金屬氧化物，其具有獨特的物理和化學性質，已用來發展工業上廣泛應用的催化材料。同時，Keggin型多酸例如咪唑類陽離子的keggin型磷鉬酸等在阻燃領域也得到了應用，但咪唑類陽離子的keggin型磷鉬酸價格昂貴，極大限制了其工業化應用。同時，由于多酸的結晶行為和高的結晶能，使其在應用中易團聚，不利于阻燃效果的發揮。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種多酸插層表面共價改性的層狀雙氫氧化物阻燃劑及其制備方法，提供一種高效阻燃抑煙、成本低廉、綠色環保的含磷Keggin型多酸與含磷氮化合物改性的層狀雙氫氧化物阻燃劑，在解決LDH與高分子基體相容性差，阻燃效率低的同時，實現多元素協同高效阻燃。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案之一是：

一種多酸插層表面共價改性的層狀雙氫氧化物阻燃劑，其為含磷Keggin型多酸插層含磷氮有機化合物共價改性的層狀雙氫氧化物。