[發(fā)明專利]一種改性次磷酸鋁阻燃劑的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010877512.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN111961254A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉丹陽(yáng);諶能辦;郭軍;田志雄;金鳳;閔學(xué)濤;孟喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所;襄陽(yáng)三沃航天薄膜材料有限公司
• 主分類號(hào): C08K9/10
• 分類號(hào): C08K9/10;C08K3/32
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 張彩珍

本發(fā)明屬于磷系阻燃劑制備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種改性次磷酸鋁阻燃劑的制備方法，方法為：在捏合機(jī)中，以氫氧化鋁、次磷酸、硅烷偶聯(lián)劑和聚乙烯為原料，通過中和反應(yīng)合成次磷酸鋁，通過硅烷偶聯(lián)劑和聚乙烯的熱包覆處理得到改性次磷酸鋁阻燃劑。本發(fā)明的制備方法效率高、成本低、易操作。采用本發(fā)明方法可在綠色環(huán)保的合成工藝條件下，直接得到耐水性良好、材料相容性良好的改性次磷酸鋁阻燃劑，降低了成本，增強(qiáng)了其作為復(fù)合阻燃劑的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種阻燃劑，具體涉及改性次磷酸鋁阻燃劑的制備方法。

背景技術(shù)

橡膠、塑料、涂料、膠粘劑等高分子材料具有易改性、易加工等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，然而大多高分子材料都是易燃物，從而嚴(yán)重威脅了人類的生命財(cái)產(chǎn)安全，而添加阻燃劑可以有效地提高其阻燃性能，進(jìn)一步擴(kuò)大阻燃高分子材料的應(yīng)用范圍。

基于阻燃效果、價(jià)格成本等因素，有機(jī)無鹵阻燃劑近年來發(fā)展十分迅速。次膦(磷)酸鹽類阻燃劑作為其中的代表，以其優(yōu)異的阻燃特性受到了市場(chǎng)的廣泛歡迎。

次磷酸鋁是性能優(yōu)異且對(duì)環(huán)境友好的一種無鹵無毒阻燃劑。它磷含量高(41.89％)，熱穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性好，加工時(shí)不引起聚合物的分解，可用于玻璃纖維增強(qiáng)聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(GF-PBT)材料的阻燃；可以代替鹵系阻燃劑對(duì)聚氨酯材料進(jìn)行阻燃改性；也可以與其他阻燃劑協(xié)同使用，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效提高材料的阻燃性能，亦是一種高效的協(xié)效阻燃劑。

次磷酸鋁多應(yīng)用為PA6、PA66、PET和PBT等樹脂的阻燃，其單組分阻燃樹脂時(shí)，添加量較大。當(dāng)其與三聚氰胺氰尿酸鹽等氮系阻燃劑復(fù)配時(shí)，發(fā)揮氮磷協(xié)效阻燃效應(yīng)，可在一定程度上降低添加量，并表現(xiàn)出較好的阻燃效果。

徐建中等分別采用次磷酸鋁、次磷酸鑭、次磷酸鈰阻燃PBT，當(dāng)次磷酸鹽用量為25％時(shí)，阻燃PBT的LOI值明顯提高，分別提高到28％、27％、和28％。添加次磷酸鑭和次磷酸鋁的PBT的垂直燃燒等級(jí)分別達(dá)到UL94 V-0和V-1級(jí)；另外，次磷酸鋁的加入可促進(jìn)PBT形成更穩(wěn)定的炭層，并減少氣相產(chǎn)物的生成量。王玉忠等在次磷酸鋁增強(qiáng)PS的研究中，將25％的次磷酸鋁添加到PS中，極限氧指數(shù)LOI值提高到25.6％，UL94垂直燃燒通過V-0級(jí)。次磷酸鋁阻燃PS是結(jié)合了氣相與凝聚相阻燃，穩(wěn)定的P-O交聯(lián)炭層的形成有利于阻隔氧氣與熱量，而燃燒過程中產(chǎn)生的磷離子(例如PO₂-)可以抑制火焰在氣相中蔓延。

Yang等采用次磷酸鋁(AHP)阻燃30％玻纖增強(qiáng)的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(GRPBT)。當(dāng)次磷酸鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％時(shí)，GRPBT-AHP20復(fù)合材料的LO I值最高，達(dá)到29％，UL94垂直燃燒達(dá)V-0級(jí)別，熱釋放量可降低51％。Yang等采用次磷酸鋁阻燃30％玻纖增強(qiáng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET/GF)，分別用次磷酸鋁和三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)單組份阻燃PET/GF時(shí)，當(dāng)MCA和次磷酸鋁添加量為10％時(shí)，LOI值分別為27％和30％，UL94垂直燃燒分別為無級(jí)別和V-0。而當(dāng)采用次磷酸鋁與三聚氰胺氰脲酸鹽(MCA)復(fù)配，MCA∶AHP為1∶2且總阻燃劑添加量為10％時(shí)，LOI值達(dá)31％，垂直燃燒達(dá)V-0級(jí)別，熱釋放量可降低47％。研究證明AHP/MCA復(fù)配可有效地發(fā)揮氮磷協(xié)效阻燃效應(yīng)，相較于PET/GF-AHP體系，MCA的加入有助于形成更致密的炭層，炭層則充當(dāng)屏障降低熱傳導(dǎo)并切斷質(zhì)量傳遞路徑降低其“燭芯效應(yīng)”。另外，燃燒過程中由MCA升華產(chǎn)生的不燃?xì)庀喈a(chǎn)物也可以帶走一部分熱量并且可以有效地稀釋可燃性氣體的濃度，從而發(fā)揮阻燃效果。

次磷酸鋁與烷基次磷酸鹽結(jié)構(gòu)相似，也在工業(yè)領(lǐng)域上有所應(yīng)用。其擁有如下優(yōu)點(diǎn):1)原料易得，價(jià)格便宜；2)合成方法簡(jiǎn)單，成本投入較?。?)阻燃效果較好，適用于尼龍、聚酯等高分子材料的阻燃改性。然而相較于烷基次膦酸鹽，其熱穩(wěn)定性差，加工過程易分解釋放磷化氫導(dǎo)致自燃，耐水性較差，不適合用于長(zhǎng)期的戶外露天產(chǎn)品的使用，所以在應(yīng)用領(lǐng)域一直受到限制。