一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法及应用。本发明专利技术以次磷酸钠、硫酸铝合成的次磷酸铝为芯材，氢氧化镁酸碱中和反应生成的次磷酸镁、次硫酸铝镁共混物为囊材，制备的包覆产品解决了次磷酸铝阻燃剂本身易燃的问题，达到遇火自熄效果。产品应用于PP体系并加入协效复合物，协效剂中六苯氧基环三磷腈进行插层处理，可以提升协效复合物的耐温性能，使其在加工温度条件下不会发生分解，其加工过程中流动性好、基体相容性佳，在较少的添加量下达到高效的阻燃效果，而且对于PP材料本身透明度及力学性能没有明显影响。本发明专利技术产品具有无卤环保、阻燃高效、抗迁移等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法及应用
本专利技术属于阻燃剂
，具体涉及一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法及应用。
技术介绍
聚丙烯(PP)无毒质轻、机械性能优异、电绝缘性良好、耐化学腐蚀，在包装、纺织品、建材、汽车、电子/电气、办公用品等领域广泛应用。但由于自身的结构，PP的氧指数仅为17.4％左右，遇火极易燃烧给生命与财产造成极大伤害。目前PP材料的阻燃，主要还是依靠溴锑类的卤素阻燃、磷系阻燃剂+成炭剂的阻燃体系以及磷系+低卤成分的阻燃体系，但溴锑阻燃PP并不高效，并且卤素的使用已经开始明令禁止；磷系+成炭剂的阻燃体系添加量较大(＞20％)，虽能提高PP产品的阻燃性能，但对PP材料的力学性能影响较大。次磷酸盐是一种典型的磷系环保阻燃剂，具有无卤、低毒、低烟等优点。对于PP的阻燃具有较好的改善，但是其本身易燃、在生产过程中极易出现安全事故，且其溶解度较大，导致与PP聚合物相容性差，在应用过程中会出现迁移、析出现象流动性差的特点，对PP材料的力学性能存在较大的影响，这在一定程度上限制了其应用范围和应用效果。CN201810930664.6提供了一种无机包覆次磷酸铝及其制备方法，该制备方法是制备氢氧化铝沉淀包覆的次磷酸铝，该方法制备的产品提高了耐候性和着火点，在涂料应用中不会导致凝胶且不影响发泡。CN202010877512.1提供了一种改性次磷酸铝阻燃剂的制备方法，该方法是在捏合机中，以氢氧化铝、次磷酸、硅烷偶联剂和聚乙烯为原料，通过中和反应合成次磷酸铝，再通过硅烷偶联剂和聚乙烯的热包覆处理得到改性次磷酸铝阻燃剂。该方法可在绿色环保的合成工艺条件下，直接得到耐水性良好、材料相容性良好的改性次磷酸铝阻燃剂，降低了成本。上述两篇专利文献都使用氢氧化铝对次磷酸铝进行包覆改性，但是氢氧化铝的分解温度低，在250℃左右时已经分解，故在高聚物中使用时影响阻燃性能和力学性能，未能真正改善次磷酸铝本身存在的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法及应用。本专利技术以次磷酸钠、硫酸铝合成的次磷酸铝为芯材，氢氧化镁酸碱中和反应生成的次磷酸镁、次硫酸铝镁共混物为囊材，制备的包覆产品解决了次磷酸铝阻燃剂本身易燃的问题，达到遇火自熄效果。将上述产品应用于PP体系并加入协效复合物，协效剂中六苯氧基环三磷腈进行插层处理，可以提升协效复合物的耐高温性能，使其在加工温度条件下不会发生分解，其加工过程中流动性好、基体相容性佳，在较少的添加量下达到高效的阻燃效果，而且对于PP材料本身透明度及力学性能没有明显影响。本专利技术产品具有无卤环保、阻燃高效、抗迁移等优点。本专利技术的技术方案是：一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法，其特征是，以次磷酸钠、硫酸铝合成次磷酸铝为芯材，然后加入氢氧化镁在65-90℃下进行酸碱中和反应生成的次磷酸镁、次磷酸铝镁混合物为囊材，得到一种次磷酸镁、次磷酸铝镁混合物包覆的次磷酸铝包覆产品(如图1所示)，即为聚丙烯用高效无卤阻燃剂。优选的，各原料的比例为：氢氧化镁5-10份，硫酸铝130-165份，次磷酸钠120-150份。上述反应中还加入适量水(优选100-200份)。本专利技术的具体制备方法如下：(1)将次磷酸钠、硫酸铝分别在90-120℃下加水搅拌溶清，然后将次磷酸钠溶液倒入硫酸铝溶液中90-120℃下搅拌反应4-8h，得到次磷酸铝浆液；(2)将次磷酸铝浆液降温到65-90℃，将氢氧化镁加入水中搅拌分散并将得到的分散体系加入次磷酸铝浆液中，保温反应2-5h后抽滤洗涤，得到一种次磷酸镁、次磷酸铝镁混合物包覆的次磷酸铝包覆产品，即聚丙烯用高效无卤阻燃剂。所述步骤(1)中的次磷酸钠优选一水合次磷酸钠，硫酸铝优选十八水合硫酸铝。所述步骤(2)中的氢氧化镁是氢氧化镁-3、氢氧化镁-8、I型氢氧化镁中的一种或两种。上述无卤阻燃剂(次磷酸铝包覆产品)可以应用于制备具有阻燃功效的聚丙烯(各种PP体系均可以)。进一步的，本专利技术还公开了一种含有上述无卤阻燃剂(次磷酸铝包覆产品)的聚丙烯的制备方法，其特征是，将聚丙烯、无卤阻燃剂和协效复合物经高速混合、双螺杆挤出和注塑成型，得到具有阻燃功效的聚丙烯，按重量份计，聚丙烯90-95份，无卤阻燃剂(次磷酸铝包覆产品)5-10份，协效复合物0.05-0.1份。其中，所述协效复合物的组分及重量份为：异丙基苯5-25份、二枯基过氧化物(过氧化二异丙苯)45-65份，六苯氧基环三磷腈30-45份。本专利技术有如下有益效果：(1)以次磷酸铝为芯材，酸碱中和反应生成的次磷酸镁、次硫酸铝镁共混物为囊材，制备的包覆产品解决了次磷酸铝阻燃剂本身易燃的问题，达到遇火自熄地效果。同时次磷酸铝经包覆后，在制备阻燃PP的过程中，其加工过程中流动性好、基体相容性佳。同时对于各种PP体系的阻燃，在协效复合物作用下，在较少的添加量下达到高效的阻燃效果，而且对于PP材料本身透明度及力学性能没有明显影响；(2)相比现有的次磷酸铝包覆技术，本专利技术以次磷酸镁、次硫酸铝镁共混物为囊材，包覆产品耐温高(1％分解温度达到325℃以上)，且工艺简单，反应条件温和，利于实现工业化生产。(3)包覆产品应用于PP体系并加入协效复合物，协效复合物中异丙基苯与二枯基过氧化物作为聚丙烯防火阻燃的增效协同剂，增加阻燃效果，在减少阻燃剂用量的同时，增加聚丙烯的物理机械性能(尤其是拉伸强度有很大的提高)；六苯氧基环三磷腈进行插层处理，增加成炭量，减缓聚丙烯样条燃烧时滴落速度从而将热量快速转移实现高效阻燃，并且提升协效复合物的耐温性能，使其在加工温度条件下不会发生分解。总之，本专利技术工艺简单，反应条件温和，利于实现工业化生产。本专利技术产品具有无卤环保、阻燃高效、抗迁移、机械性能好等优点。附图说明图1为本专利技术制备的聚丙烯用高效无卤阻燃剂(包覆产品)的电镜扫描图片。具体实施方式为了更好的阐述本专利技术所采用的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步描述，但本专利技术的实施方式并不受下列所述实施例限制。本专利技术实施例中使用的次磷酸钠均为一水合次磷酸钠，硫酸铝均为十八水合硫酸铝，下述两种物质给出的重量份均为不包括结晶水的干物质的重量份。本专利技术实施例中，双螺杆挤出机采用30挤出机，喂料转速30rpm，温度控制：175～195℃，注塑机的加工温度：第一段温度210℃，第二段温度210℃，下料段温度205℃。实施例1(1)将135份次磷酸钠、146份硫酸铝分别加入到已加入水的反应容器内，开启加热与搅拌升温至105℃，保持恒温至完全溶清；然后将次磷酸钠溶液缓慢的加入到硫酸铝溶清液中在105℃下搅拌反应6h，得到次磷酸铝浆液；(2)关闭加热进行降温，待次磷酸铝浆液降温到70℃时加入氢氧化镁水分散体系(将8份将氢氧化镁加入水中搅拌分散)，在70℃恒温下氢氧化镁与次磷酸铝浆液进行中和反应，反应4h后抽滤洗涤，得到次磷酸镁、次磷酸铝镁共包覆的次磷酸铝产品；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法，其特征是，以次磷酸钠、硫酸铝合成次磷酸铝为芯材，然后加入氢氧化镁在65-90℃下进行酸碱中和反应生成的次磷酸镁、次磷酸铝镁混合物为囊材，得到一种次磷酸镁、次磷酸铝镁混合物包覆的次磷酸铝包覆产品，即为聚丙烯用高效无卤阻燃剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法，其特征是，以次磷酸钠、硫酸铝合成次磷酸铝为芯材，然后加入氢氧化镁在65-90℃下进行酸碱中和反应生成的次磷酸镁、次磷酸铝镁混合物为囊材，得到一种次磷酸镁、次磷酸铝镁混合物包覆的次磷酸铝包覆产品，即为聚丙烯用高效无卤阻燃剂。


2.如权利要求1所述的一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法，其特征是，各原料及其重量份为：氢氧化镁5-10份，硫酸铝130-165份，次磷酸钠120-150份。


3.如权利要求2所述的一种聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法，其特征是，还加入水100-200份。


4.如权利要求1-3中任一项所述的聚丙烯用高效无卤阻燃剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将次磷酸钠、硫酸铝分别在90-120℃下加水搅拌溶清，然后将次磷酸钠溶液倒入硫酸铝溶液中90-120℃下搅拌反应4-8h，得到次磷酸铝浆液；
(2)将次磷酸铝浆液降温到65-90℃，将氢氧化镁加入水中搅拌分散并将得到的分散体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁静，徐亮，肖学文，索伟，王艳辉，段金凤，刘婷，徐有敏，宋传君，
申请(专利权)人：山东泰星新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37