[發明專利]一種有機硅包覆黑磷新型阻燃劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910388539.1
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110041562A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 賴登旺;李玉華;龍雙;李篤信;姜其斌;楊軍;劉躍軍
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/02
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 左祝安

本發明公開的有機硅包覆黑磷新型阻燃劑，在惰性氣體保護下，在非質子極性溶劑或極性質子溶劑中，對黑磷進行有機硅包覆而得。采用黑磷或低維黑磷這種微米或納米級阻燃原料，創造性地將其與非質子極性溶劑或極性質子溶劑中進行有機硅包覆和分散，制備得到的微米級或納米級新型阻燃劑，該新型阻燃劑既能提高基材的各項力學性能而且能很好的提高材料的阻燃等級。該阻燃劑利用有機硅包覆納米級或微米級黑磷，再結合二者的協同阻燃效果，使阻燃劑納米級分散于材料基體中，不僅能提升材料的阻燃性能，還能提升材料的各項力學性能，拓寬該阻燃劑的應用領域。

技術領域

本發明涉及阻燃材料領域，更具體地，涉及一種有機硅包覆黑磷新型阻燃劑及其制備方法和應用。

背景技術

大量研究表明，鹵素和磷在燃燒過程中都將產生有害物質，因此理想的綠色阻燃產品應不含鹵素和磷。現階段最經濟的綠色環保阻燃劑是無機阻燃劑，特別是氫氧化鋁和氫氧化鎂。對于尼龍來說，三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃尼龍是現今具有代表性的綠色阻燃材料。三聚氰胺氰尿酸鹽大量用于未填充的尼龍，而三聚氰胺多磷酸鹽多用于玻璃纖維增強尼龍的阻燃。但在現有技術基礎上，所有材料都采用無鹵素、無磷的阻燃體系還有難度，且在一些阻燃要求高的場所，很難滿足要求。

所以現階段，在綠色阻燃體系中，一般重點研究無鹵素的阻燃體系。例如，聚烯烴重點研究磷-氮型膨脹阻燃體系；聚酯側重開發高穩定性磷酸酯。因此現階段可以實現無鹵素阻燃，但為了提高阻燃效果，阻燃劑中含有磷元素是很有必要的。而現有有機硅阻燃劑的阻燃效果較差。

各種添加型阻燃劑中，紅磷比其他阻燃劑的阻燃效果高，且即使在阻燃劑用量很低時也能達到良好的阻燃效果。然而，紅磷易吸水，在空氣中可釋放出劇毒的PH3，易引燃，與樹脂相容性差。所以實際應用中將紅磷微膠囊化，來克服上述缺點。但微膠囊紅磷為微米級尺度，也會對材料的各項機械性能產生不利影響。

經檢索，鮮有技術涉及黑磷對各種材料進行阻燃改性的報道。塊狀黑磷由白磷或紅磷經高溫高壓轉化而來，低維黑磷常以塊體黑磷(高溫高壓下由白磷或紅磷轉化)為原料，通過機械剝離法或液相剝離法等方法制備。低維黑磷由于其獨特的結構與性能，主要用于溫度傳感器，發光二極管和太陽能電池等領域。還未被應用于阻燃領域。但二維黑磷在大氣條件下穩定性較差，易與氧氣和水反應降解。所以，很多研究把黑磷分散于非質子溶劑和極性溶劑中進行液相剝離制備二維黑磷。如此，可以隔絕氧氣和水，有利于二維黑磷的保存。經檢索，利用有機硅在極性溶劑對二維黑磷進行分散和包覆并未有報道，因此研究此方向技術對更好地發揮有機硅和黑磷的協同阻燃具有重大意義。

發明內容

本發明主要針對現有有機硅阻燃劑阻燃效果差的缺點，提供一種有機硅包覆黑磷新型阻燃劑，該阻燃劑利用有機硅包覆納米級或微米級黑磷，再結合二者的協同阻燃效果，使阻燃劑納米級分散于材料基體中，不僅能提升材料的阻燃性能，還能提升材料的各項力學性能，拓寬該阻燃劑的應用領域。

本發明的另一目的在于提供一種有機硅包覆黑磷新型阻燃劑的制備方法和應用。

本發明通過以下技術方案予以實現：

公開的有機硅包覆黑磷新型阻燃劑，由以下方法制備得到：惰性氣體保護下，在非質子極性溶劑或極性質子溶劑中，對黑磷進行有機硅包覆。

本發明的有機硅包覆黑磷新型阻燃劑首次將黑磷與有機硅相結合，給阻燃劑的領域提供一種新思路。并且利用有機硅在極性溶劑對二維黑磷進行分散和包覆，制備有機硅包覆黑磷新型阻燃劑，不僅起到納米級效應，而且更好的發揮有機硅和黑磷的協同阻燃效果。

進一步地，所述惰性氣體為氮氣、氬氣的任意一種或兩種混合。