一种无卤纳米复合阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无卤纳米复合阻燃剂及其制备方法。该方法通过逐层包覆氢氧化镁、羟基锡酸锌、聚磷腈，制备出一种无卤纳米复合阻燃剂。氢氧化镁和羟基锡酸锌的复配，提高了材料的阻燃效果，聚磷腈的协效使材料表面产生了致密隔离保护层，隔绝了可燃物与火焰的接触，同时还放出二氧化碳、氨气等难燃气体，降低了氧气含量。大比表面积的复合阻燃剂纳米结构，提高了材料燃烧时的残炭量，致密的炭层起到了屏障作用，复配型无卤纳米阻燃剂能大幅提升材料的阻燃性能。料的阻燃性能。料的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无卤纳米复合阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于阻燃剂制备领域，具体涉及一种无卤纳米复合阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济的飞速发展，高分子材料的应用越来越广泛，但是其易燃性所带来的危害也越来越突出，这直接对我们的生命健康造成严重的威胁，所以提高高聚物的阻燃性能具有重要的意义。
[0003]阻燃剂是一种特殊的功能助剂，目前我国的阻燃剂技术发展已经非常成熟，种类齐全。阻燃剂主要分为：卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、以及硼系阻燃剂。卤系阻燃剂是最早使用的一类阻燃剂，其价格低廉、添加量少、稳定性好、与合成树脂的相容性好，聚合物原有的理化性能也基本上不会发生变化。但是卤系阻燃剂在受热分解后会产生大量卤化氢有毒气体，遮挡视线，增加救援难度，而且对环境十分不友好，同时卤化氢气体具有腐蚀性，影响人的正常新陈代谢，因此已经逐渐被淘汰。磷系阻燃剂和氮系阻燃剂常配合使用，构成协效阻燃，极大地提高了阻燃效率，但是存在相容性较差的问题。从提高阻燃性能，提高相容性，降低对环境的危害的角度出发。
[0004]本专利技术通过逐层包覆氢氧化镁、羟基锡酸锌、聚磷腈，制备出一种无卤纳米复合阻燃剂，羟基锡酸锌主要作用于塑料工业中的阻燃剂及烟雾抑制剂，氢氧化镁作为阻燃剂在于其兼备阻燃、抑烟、阻滴、抗酸以及填充等多种功能。氢氧化镁还具有热稳定性高、除酸能力强等特点，将氢氧化镁和羟基锡酸锌配合使用，可以有效提高材料的阻燃效果，聚磷腈又是协效阻燃，能够有效的提高体系的阻燃性，其机理是聚磷腈受热分解，在此过程中，吸收的热量一部分产生偏磷酸等物质，形成致密的隔离保护层，隔绝了可燃物与火焰的接触；与此同时还放出二氧化碳，氨气等难燃气体，降低氧气含量。而且纳米结构具有更大的比表面积，燃烧时成炭量得到提高，且炭层致密有规则，在高分子材料燃烧过程中可以充当物理阻挡层，发挥更好的屏障效应，最重要的是不会降低材料的物理性能，甚至还能起到补强的作用。阻燃剂的中心孔洞结构可以存储更多的CO等挥发性易燃气体，增强了阻燃性能。在延缓热量传递的同时，有效的转移氧气和可燃气体的扩散，从而达到了阻燃的目的。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的问题：主要针对传统含卤大分子单组分阻燃剂，燃烧时产生有毒卤化氢气体，阻燃效果差的问题，提供了一种无卤纳米复合阻燃剂及其制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007](1)将摩尔比为1:2的Na2SnO3、ZnCl2加水，搅拌，Na2SnO3配成为浓度0.1～5mol/L，磁力搅拌10～48h。再将搅拌后的乳液转移至反应釜中，100～200℃水热反应1～24h；得到羟基锡酸锌纳米立方块；
[0008]步骤(1)所述的搅拌速率为50～500r/min。
[0009](2)将(1)中所得的纳米立方块添加到浓度为0.05mol/L～1mol/L的NH4F水溶液
中，纳米立方块的含量为1～100g/L，100～200℃水热反应1～12h，得到空心结构的羟基锡酸锌纳米立方块；
[0010](3)配制0.1～5mol/L的MgCl2水溶液，将(2)中所得的1～5g空心结构的羟基锡酸锌纳米立方块加入到上述清液，搅拌1～24h后，加入pH值大于11的碱溶液中，将Mg
2+
以Mg(OH)2的形式沉淀包裹在空心结构的羟基锡酸锌纳米立方块的表面，形成Mg(OH)2|ZnSn(OH)6复合物；
[0011]步骤(3)所述的碱溶液为NaOH、KOH、LiOH溶液。
[0012](4)向100～1000ml 1,4
‑
二氧六环中依次加入1～10g Mg(OH)2|ZnSn(OH)6，1～10g4，4
‑
二氨基二苯醚，2～20ml的三乙胺，并将0.5～5g六氯环三磷腈溶于100ml 1,4
‑
二氧六环中，逐滴加入到上述混合液中，80℃冷凝回流24～72h，得到Mg(OH)2|ZnSn(OH)6|聚磷腈复合阻燃剂。
[0013](5)称取36g PVC、14g偏苯三酸三辛酯和2.5g钙锌稳定剂添加至开炼机中进行充分混合，开炼机内部温度为130℃，混合5min后，加入2.5g硬脂酸和1～7％质量分数的Mg(OH)2|ZnSn(OH)6|聚磷腈复合阻燃剂继续混合5min，置于170℃的平板硫化机中，2MPa条件下预热4min，14MPa下保持2min压制成型，常温条件下冷压5min，出模得到阻燃PVC面料。
[0014]进一步，还包括步骤(6)：
[0015]采用(5)中得到的阻燃PVC面料，经过熔融双螺杆挤出后，获得Mg(OH)2|ZnSn(OH)6|聚磷腈复合的PVC纤维，经造粒后得到阻燃母粒。
[0016]本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：
[0017]本专利技术通过添加氢氧化镁、羟基锡酸锌和聚磷腈，制备一种无卤纳米复合阻燃剂。氢氧化镁作为阻燃剂在于其具有阻燃、抑烟、阻滴、抗酸以及填充等多种功能。氢氧化镁还具有热稳定性高、除酸能力强等特点，羟基锡酸锌主要作为阻燃剂及抑烟剂。聚磷腈又是协效阻燃，能够有效的提高体系的阻燃性。而且纳米结构具有更大的比表面积，燃烧时成炭量得到提高，且炭层致密有规则，在高分子材料燃烧过程中可以充当物理阻挡层，而且不会降低材料的物理性能。在延缓热量传递的同时，有效的转移氧气和可燃气体的扩散，从而达到了阻燃的目的。
[0018]本专利技术首次制备得到空心结构的羟基锡酸锌纳米立方块。羟基锡酸锌纳米立方块具有更高的表面积。同时，其内部和外部均可负载Mg(OH)2。
[0019]本专利技术采用逐次包覆的方式，可以确保Mg(OH)2、ZnSn(OH)6和聚磷腈三者分布的均一性。较现有的方法，可以明显的避免三者的分布不均匀、单一物质团聚的问题。
[0020]基于Mg(OH)2、ZnSn(OH)6和聚磷腈分布的均一，以及羟基锡酸锌纳米立方块内部和外部可以负载更多的Mg(OH)2，本专利技术制备得到的无卤纳米复合阻燃剂较同阻燃性能的助燃剂，可以显著的降低成本最高的纳米羟基锡酸锌的用量，从而降低成本。
[0021]本专利技术所采用的加工制备方法简单，成本低，制备的无卤纳米复合阻燃剂相容性好，对原有的基体材料物理性能有一定的补强作用，而且制备过程中不产生有毒气体，保护了环境，这具有非常重大的意义。
附图说明
[0022]图1是制备过程中的羟基锡酸锌20K倍扫描照片；
[0023]图2是制备过程中的羟基锡酸锌55K倍扫描照片；
[0024]图3是制备过程中的空心结构Mg(OH)2|ZnSn(OH)
6 10K倍扫描照片；
[0025]图4是制备过程中的空心结构Mg(OH)2|ZnSn(OH)
6 50K倍扫描照片。
具体实施方式
[0026]下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的保护范围并不局限于此。
[0027]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无卤纳米复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将摩尔比为1:2的Na2SnO3、ZnCl2加水，搅拌，Na2SnO3配成浓度0.1～5mol/L，磁力搅拌10～48h，再将搅拌后的乳液转移至反应釜中，100～200℃水热反应1～24h得到羟基锡酸锌纳米立方块；(2)将(1)中所得的纳米立方块添加到浓度为0.05～1mol/L的NH4F水溶液中，纳米立方块的含量为1～100g/L，100～200℃水热反应1～12h，得到空心结构的羟基锡酸锌纳米立方块；(3)配制0.1～5mol/L的MgCl2水溶液，将(2)中所得的1～5g空心结构的羟基锡酸锌纳米立方块加入到上述清液，搅拌1～24h后，加入到pH值大于11的碱溶液中，将Mg
2+
以Mg(OH)2的形式沉淀包裹在空心结构的羟基锡酸锌纳米立方块的表面，形成Mg(OH)2|ZnSn(OH)6复合物；(4)向100～1000ml的1,4
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二氧六环中依次加入1～10g Mg(OH)2|ZnSn(OH)6、1～10g的4,4
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二氨基二苯醚、2～20ml的三乙胺，并将0.5～5g六氯环三磷腈溶于100ml的1,4
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二氧六环中，逐滴加入到上述混合液中，80℃冷凝回流24...

【专利技术属性】
技术研发人员：马殿普，符泽卫，方东，张朗，罗谈，彭巨擘，鲍庆煌，覃德清，袁英杰，潘飞，李俊，
申请(专利权)人：云南锡业集团控股有限责任公司研发中心，
类型：发明
国别省市：