[發明專利]一種POSS接枝單寧改性硅藻土阻燃改性復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011008593.8
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112080041B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 岳小鵬;李超凡
• 申請（專利權）人: 極塑材料科技（東莞）有限公司
• 主分類號: C08K9/06
• 分類號: C08K9/06;C08K9/10;C08K7/26;C08L67/02;C08L67/04;C08L69/00;C08L33/12
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理有限公司 11624
• 代理人: 宋文婉

本發明涉及一種籠型倍半硅氧烷（POSS）接枝單寧改性硅藻土，改性阻燃復合材料的制備方法，包括以下步驟：首先，單寧包覆硅藻土，將硅藻土加入單寧溶液中，再加入金屬離子與單寧螯合后，離心洗滌，干燥得到單寧包覆改硅藻土的混合物；其次，POSS接枝阻燃劑的制備，將POSS與單寧包覆的硅藻土混合物加入到有機溶劑中，加熱反應后，得到有機?無機雜化的阻燃劑；最后，復合材料的制備，將聚酯材料與所制備的阻燃劑熔融加工得到阻燃改性復合材料。本發明所涉及的工藝過程，無需添加有害試劑，綠色環保，且流程簡單，制備效率高，所制備的復合材料阻燃性能和力學性能兼優，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及阻燃型復合材料領域，具體涉及一種利用單寧螯合金屬離子包覆硅藻土粒子，在其表面接枝籠型倍半硅氧烷(POSS)制備新型有機-無機雜化阻燃劑，從而阻燃改性型復合材料的制備方法。

背景技術

隨著高分子材料快速發展，傳統塑料造成的一系列環境問題越來越受到消費者及科研人員的重視。開發綠色、環保、可回收、可降解的高分子材料，是解決資源與環境矛盾、實現可持續發展的必由之路。其中，聚酯材料是一種非常具備應用潛力的新型有機高分子環保材料，由于其滿足高阻隔、耐高溫、耐水解、可熱封、高收縮等性能，廣泛應用于國民經濟各個領域。然而，聚酯材料屬于易燃材料，在燃燒時熱釋放速率大，火焰傳播速度快，不易熄滅，對人們的生命財產安全造成的威脅。因此，聚酯材料的阻燃改性一直是人們重視的課題。

目前，提高聚酯材料的阻燃性能主要是通過添加阻燃劑來實現的。工業生產中大部分阻燃劑都存在添加量大，與基體相容性差，破壞材料力學性能等特點。因此，無鹵、低毒、低成本、高阻燃性、與基體相容性好的阻燃劑已經逐漸成為阻燃材料研究的熱點。

硅藻土是一種具有多孔性的生物沉積巖，其化學成分主要是二氧化硅，具有質量輕、比表面積大、吸附性強、化學穩定性高等特點，且天然無毒、價格低廉、資源豐富，在建筑、食品、醫療、污水處理等各個領域有廣泛用途。研究人員將硅藻土應用于阻燃聚合物，研究發現硅藻土可以起到一定程度的物理屏障作用，從而提高聚合物的阻燃性，但由于硅藻土顆粒表面具有較高的表面能，易聚集成團，且表面呈親水性，與聚合物基體相容性差，填充后的力學性能不太理想。因此，必須對硅藻土進行表面改性，以消除其表面高能勢，調節其疏水性，改善其與聚合物材料的界面結合力。我國科研人員做了一些相關的研究，例如：喻源在中國專利申請201810364215.X?中公開了一種硅藻土基無機－有機雜化阻燃劑的制備方法，通過以硅藻土為載體，將聚磷酸銨鑲嵌到硅藻土上，再利用磷酸酯對硅藻土-聚磷酸銨進行充填和包裹處理?，得到了P、N、Si協效的阻燃劑。?陳濤在中國專利申請201710609362.4中公開了一種硅藻土改性阻燃聚丙烯的制備方法，通過將硅藻土加入到丙烯酸與硅烷醇混合中，對硅藻土進行有機硅氧烷改性，再與聚磷酸銨共混對聚丙烯阻燃改性，有效的提高了材料的阻燃性能。上述發明均有效的提高了復合材料的阻燃性能，但由于阻燃劑的大量添加降低了材料的力學性能。張晨陽在中國專利申請201710574089.6中公開了一種超支化含磷改性硅藻土阻燃劑及其制備方法，通過將KH-560水解，接枝到硅藻土表面，用過量鄰苯二甲酸二癸酯（DDP）酰氯化后與KH-560改性硅藻土表面的羥基發生酯化反應，接枝到硅藻土表面，同時加入的季戊四醇與酰氯接枝的硅藻土發生超支化酯化反應，最后加水使用羥基置換氯原子進行封端。解決了硅藻土分散性不佳的問題，并且同時含有硅、磷兩種元素，燃燒時起到固相和氣相阻燃的作用，但是此工藝生產過程復雜，不易控制，不適合大批量生產。

目前，現有的方法針對復合材料的阻燃改性上，在阻燃劑的用量，熱穩定性，阻燃效果，基體的界面相容性及生產成本等方面不同程度上都存在著一些缺陷和問題。因此，需要設計開發更加高效的，多方面的復合材料阻燃劑，以促進我國阻燃型復合材料行業朝著更綠色，更健康的方向發展。

發明內容