一种阻燃改性膨润土的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃改性膨润土的制备方法，属于材料学领域。本发明专利技术通过使用三嗪化合物和磷氯化合物在膨润土层间发生聚合反应生成超支化大分子阻燃剂而剥离改性在膨润土，得到改性膨润土阻燃剂。本发明专利技术所得改性膨润土阻燃剂中经阻燃改性过的膨润土片层间距增大，拥有较为优异的分散性能，在膨润土层间引入三嗪化合物和苯基磷酰二氯，二者发生聚合反应生成超支化大分子阻燃剂，使得具有优异的阻燃效果、以及良好的阻燃性能和热稳定性。以及良好的阻燃性能和热稳定性。以及良好的阻燃性能和热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃改性膨润土的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料学领域，具体涉及一种阻燃改性膨润土的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的不断进步和发展，高分子材料已经被应用到社会生活的许多领域，然而由于聚合物材料自身结构的影响，极易燃烧，对生产安全造成严重的威胁，因此提高聚合物材料的阻燃性能就显得尤为重要。目前提高聚合物阻燃性能最优的选择是向基体中添加阻燃剂，阻燃剂在聚合物助剂中的消费量高居第二位。在众多阻燃剂中，无机填料作为一类新起之秀的无机阻燃剂，起步较晚，但发展最为迅速。无机填料具有高效、低毒、抗熔滴等优点，它在作为一种高效阻燃剂的同时，还能改善材料的加工性能、机械性能和力学性能等。因此这类阻燃剂被研究的也越来越广泛。
[0003]膨润土就是其中一类，作为以蒙脱土为主要成分的无机非金属矿物，膨润土的结构由两层Si
‑
O四面体和一层Al
‑
O八面体组成。膨润土特殊的三维片成结构使得其具有诸多优异的性能，比如热稳定性好、残炭量高、储量大、生产成本低等。同时，膨润土层间大量可交换的阳离子(Na
+
、K
+
、Ca
2+
)，这为膨润土的多功能改性提供了必要条件。然而，膨润土片层间距较小，在与基体进行共混时容易发生团聚，从而导致其难以发挥自身的作用。

技术实现思路

[0004]针对目前膨润土存在的不足，本专利技术制备了一种阻燃改性膨润土。本专利技术使用的膨润土是通过三嗪化合物和苯基磷酰二氯在膨润土层间发生聚合反应生成超支化大分子阻燃剂HBM而剥离改性的，其中超支化大分子阻燃剂HBM的理论含量为50％
‑
99％。
[0005]本专利技术提供一种阻燃改性膨润土的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)将三聚氯腈(CYC)和醇胺类单体在碱性环境下反应获得小分子阻燃剂三嗪化合物(THT)；
[0007](2)然后将所得小分子阻燃剂三嗪化合物与膨润土、碱试剂分散在有机溶剂中，混匀反应一段时间；然后滴加苯基磷酰二氯继续反应，反应结束后，固液分离、收集固体，洗涤，得到阻燃改性膨润土。
[0008]在本专利技术的一种实施方式中，所述醇胺类单体的结构如下所示：
[0009][0010]其中，R1＝
‑
(CH2)
x
CH3，x为0
‑
1；R2＝
‑
(CH2)
y
CH3，y为0
‑
3；R3＝
‑
(CH2)
z
‑
，z为1
‑
3。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中三聚氯腈和醇胺类单体的摩尔比为1：3
‑
5。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)具体包括：将三聚氯腈溶解在二氧六环中，配置得到三聚氯腈溶液；将醇胺类单体、NaOH分散在水溶液中，得到含有醇胺类单体的NaOH
水溶液；在1
‑
5℃下向三聚氯腈溶液中滴加三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液，反应一段时间；然后升温至40
‑
50℃，滴加三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液，反应一段时间；再升温至80
‑
90℃，继续滴加剩余的三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液进行反应，反应结束后，分离得到白色沉淀，洗涤，干燥，得到小分子阻燃剂三嗪化合物。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，改性膨润土的制备过程中，三聚氯腈溶液的浓度为0.1mol/300mL。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，含有醇胺类单体的NaOH水溶液中醇胺类单体的浓度为0.1mol/50mL。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，含有醇胺类单体的NaOH水溶液中NaOH的浓度为0.1mol/50mL。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，在1
‑
5℃下向三聚氯腈溶液中滴加三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液，反应2
‑
5h。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，升温至40
‑
50℃，滴加三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液，反应2
‑
5h。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，升温至80
‑
90℃，继续滴加剩余的三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液反应8
‑
12h。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中膨润土与小分子阻燃剂三嗪化合物的质量比为1：(1.9
‑
7.6)。优选1：(0.8
‑
12.5)。具体可选1:0.8、1:1.2、1:1.9、1:3.6、1:3.8、1：5.7、1:7.6、1:12.3。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中碱试剂为：三乙胺、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钠等。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中小分子阻燃剂三嗪化合物与苯基磷酰二氯的摩尔比(2
‑
8)：3。优选(2
‑
4)：3。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中膨润土与碱试剂的质量比1：(1.7
‑
6.8)。优选1：(1.7
‑
3.4)。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所得小分子阻燃剂三嗪化合物与膨润土、碱试剂分散在有机溶剂中，在30
‑
60℃下剧烈搅拌15
‑
30h。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中滴加苯基磷酰二氯继续反应8
‑
12h。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，小分子阻燃剂三嗪化合物的结构如下所示：
[0026][0027]其中，R1＝
‑
(CH2)
x
CH3，x为0
‑
1；R2＝
‑
(CH2)
y
CH3，y为0
‑
3；R3＝
‑
(CH2)
z
‑
，z为1
‑
3。
[0028]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中滴加苯基磷酰二氯继续反应，小分子阻燃
剂三嗪化合物和磷氯化合物在膨润土层间发生聚合反应，生成超支化大分子阻燃剂而剥离改性膨润土。
[0029]在本专利技术的一种实施方式中，超支化大分子阻燃剂(HBM)的结构重复单元如下所示：
[0030][0031]其中，R1＝
‑
(CH2)
x
CH3，x为0
‑
1；R2＝
‑
(CH2)
y
CH3，y为0
‑
3；R3＝
‑
(CH2)
z
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃改性膨润土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将三聚氯腈和醇胺类单体在碱性环境下反应获得小分子阻燃剂三嗪化合物；(2)然后将所得小分子阻燃剂三嗪化合物与膨润土、碱试剂分散在有机溶剂中，混匀反应一段时间；然后滴加苯基磷酰二氯继续反应，反应结束后，固液分离、收集固体，洗涤，得到阻燃改性膨润土。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇胺类单体的结构如下所示：其中，R1＝
‑
(CH2)
x
CH3，x为0
‑
1；R2＝
‑
(CH2)
y
CH3，y为0
‑
3；R3＝
‑
(CH2)
z
‑
，z为1
‑
3。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体包括：将三聚氯腈溶解在二氧六环中，配置得到三聚氯腈溶液；将醇胺类单体、NaOH分散在水溶液中，得到含有醇胺类单体的NaOH水溶液；在1
‑
5℃下向三聚氯腈溶液中滴加三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液，反应一段时间；然后升温至40
‑
50℃，滴加三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液，反应一段时间；再升温至80
‑
90℃，继续滴加剩余的三分之一的含有醇胺类单体的NaOH水溶液进行反应，反应结束后，分离得到白色沉淀，洗涤，干燥，得到小分子阻燃剂三嗪化合物。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中膨润土与小分子阻燃剂三嗪化合物的质量比为1：(1.9
‑
7.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏武，齐高鹏，马丕明，张有连，俞铁明，张蕾，张怀婷，
申请(专利权)人：阳原县仁恒精细粘土有限责任公司，
类型：发明
国别省市：