一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及二烷基次膦酸铝领域，具体涉及一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]玻纤增强工程塑料
(
如各种尼龙
、
聚酯等
)
因具有良好的刚性和抗冲击性
、
低翘曲性
、
较高的耐热性能
、
良好的表面外观等性能特点而被广泛应用于电子电器等领域
。
在这些领域的应用，对材料提出了阻燃的要求，而大多工程塑料是易燃材料，在与玻纤复合后，由于玻纤的灯芯效应，使得玻纤增强工程塑料更容易燃烧
。
因此玻纤增强工程塑料在这些领域应用时，需要解决阻燃的问题，而且灯芯效应的存在使得其阻燃难度更大
。
[0003]对于玻纤增强工程塑料的阻燃，包括了两类基本的阻燃体系：卤系阻燃体系和非卤阻燃体系
。
卤系阻燃体系通常是含溴阻燃剂协同三氧化二锑，大量研究表明，添加有溴系阻燃剂的玻纤增强工程塑料在燃烧时会产生浓烟和溴化氢等有害物质，会引起人体窒息
。
因此，为玻纤增强工程塑料开发安全
、
环保
、
无卤阻燃体系成为研究的热点，近年来出现了新型的应用于玻纤增强工程塑料的无卤阻燃剂或阻燃体系
。
[0004]目前，应用于玻纤增强工程塑料的无卤阻燃剂主流是基于二烷基次膦酸铝的复配体系，包括了二烷基次膦酸铝和含氮化合物的协同，例如，二烷基次膦酸铝复配三聚氰氨聚磷酸盐
(MPP)
体系，以及不含氮的二烷基次膦酸铝与亚磷酸铝的复配体系
。
这些体系具有高阻燃性
、
耐高温以及无颜色困扰等问题，目前也得到了大量的应用
。
但基于二烷基次膦酸铝的复配体系，仍然存在添加量大，材料力学性能下降较多的问题
。
其中一个重要的因素是二烷基次膦酸铝复配体系是以刚性粒子的形式分散在材料基体中，这会导致力学性能下降，同时，由于要达到一定的阻燃标准，需要添加较多的阻燃剂，这会使得力学性能下降更多，还有就是二烷基次膦酸铝阻燃体系的粒径影响，如果粒径较大，也会导致材料的力学性能下降
。
因此，要提高添加了二烷基次膦酸盐阻燃体系的玻纤增强材料的力学性能，关键是实现阻燃剂体系以较细粒径并均匀分散于基体材料中
。
并且如果以较细粒径均匀分散，还可以提高阻燃性能，反过来可以降低阻燃剂用量，减少了阻燃剂的添加，力学性能会进一步得到提高
。
虽然可以通过各种粉碎方式，把阻燃剂体系的粒径粉碎到较细的粒径，但在应用时面临两个问题，一方面存在流动性问题，细粒径粉体容易引起粉体架桥
、
下料不畅等问题，不容易实现长周期运行；其次，过细的粒径在高粘的聚合物体系中，容易团聚，很难均匀分散
。
因此，阻燃剂体系的加工流动性和分散性实际是一对矛盾
。
在实际应用中，为了解决分散性和流动性问题，通常是使用粒径较大的阻燃剂体系，比如平均粒径
(D50)
大于
20
μ
m
，实际是需要较大的阻燃剂添加量和牺牲了材料一定的力学性能
。
[0005]针对此问题，本申请专利技术人想到的解决方案，为了避免加工流动性的问题，仍然使用较大粒径的阻燃剂粒子，但要实现阻燃剂以较细粒径分散于材料基体中，是否可以利用阻燃剂体系的粒子在加工应用时螺杆挤出机的剪切作用，把大粒径的粒子在原位破碎成细粒径并实现良好分散？由于在加工过程中，物料在螺杆挤出机中停留时间较短，并且挤出机
的剪切力有限，因此要实现原位破碎，关键是粒子具有易破碎的特点
。
二烷基次膦酸铝是一种有机金属铝盐结晶体，自身具有较高的硬度，并不容易破碎
。
因此要实现其易破碎，如果可以在颗粒内部形成大孔径，这样在螺杆剪切力的作用下，其容易在原位被破碎成更小粒径的粉末，并实现均匀分散
。
因此本专利技术提出了具有多孔性的二烷基次膦酸盐颗粒物，该解决方案未见相关报道
。
[0006]从二烷基次膦酸铝的制备工艺看，二烷基次膦酸铝颗粒的制备利用了二烷基次膦酸铝的低水溶性和结晶特性，通过复分解反应在水相中结晶析出得到，实际成粒过程是一个结晶过程
。
通过电镜观察，二乙基次膦酸铝颗粒是由大量小尺寸的片状小晶粒堆砌而成，这些小晶粒的尺寸非常小，在自然的结晶状态下，结晶颗粒相对致密，内部孔径较小，按
BJH
法测量，平均孔径小于
1nm
，较难实现原位破碎
。
因此，要得到具有颗粒内部大孔径的多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物，控制二烷基次膦酸铝制备过程中的结晶过程是关键
。
而关于如何实现二烷基次膦酸铝颗粒内部大孔径的方案，未见相关报道
。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物及其制备方法和应用
。
多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物通过利用具有非对称结构的带不同烷基的二烷基次膦酸铝为晶种而得到
。
在多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物的制备过程中，以具有非对称结构的带不同烷基的二烷基次膦酸铝为晶种，可以有效地调控结晶过程，获得内部大孔径的多孔性二烷基次膦酸结晶颗粒，可以实现以大粒径颗粒进料，避免架桥，解决加工流动性问题，又能实现原位破碎并均匀分散，提高阻燃性能和力学性能
。
该多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物作为或制作阻燃剂，可以提高无卤阻燃玻纤增强工程塑料的阻燃性能和力学性能，也容易制备超细粉末的二烷基次膦酸铝，属于新材料领域
。
[0008]一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物，按
BJH
法测量，所述多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物的平均孔径在1～
1000nm。
[0009]本专利技术的多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物，平均粒径
D50
可为：
20
μ
m<D50<50
μ
m
，堆密度可为
300
‑
600g/L。
[0010]所述多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物包括具有如式
(I)
所示分子结构的一种或几种二烷基次膦酸铝：
[0011][0012]式
(I)
中，
R1、R2分别独立选自碳数为2～6的烷基；
[0013]且，所述多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物含有至少一种具有如式
(II)
所示分子结构的带不同碳数烷基的二烷基次膦酸铝：
[0014][0015]式
(II)
中，
R3、R4为碳数不同且均不小于2的烷基
。
[0016]即，本专利技术的多孔性二烷基次膦酸铝颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物，其特征在于，按
BJH
法测量，所述多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物的平均孔径在1～
1000nm
；所述多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物包括具有如式
(I)
所示分子结构的一种或几种二烷基次膦酸铝：式
(I)
中，
R1、R2分别独立选自碳数为2～6的烷基；且，所述多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物含有至少一种具有如式
(II)
所示分子结构的带不同碳数烷基的二烷基次膦酸铝：式
(II)
中，
R3、R4为碳数不同且均不小于2的烷基
。2.
根据权利要求1所述的多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物，其特征在于，所述多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物还包括以下组分
(A)
～
(C)
中的至少一种：
(A)
单烷基次膦酸盐；
(B)
烷基亚膦酸盐；
(C)
硫酸盐
、
氯化物
、
磷酸盐
、
亚磷酸盐
、
次磷酸盐
、
硝酸盐
、
乙酸盐
、
含氮化合物
、
含铁化合物
、
含钙化合物
、
含镁化合物
、
含钛化合物
、
含钠化合物
、
含钾化合物中的一种或几种
。3.
根据权利要求1所述的多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物，其特征在于，
R3和
R4的碳数差不小于2，例如所述具有如式
(II)
所示分子结构的带不同碳数烷基的二烷基次膦酸铝为乙基丁基次膦酸铝
、
乙基己基次膦酸铝中的至少一种
。4.
根据权利要求1～3任一项所述的多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物的制备方法，其特征在于，在可溶性二烷基次膦酸盐水溶液中均匀分散平均粒径
D50
大于5μ
m
且小于
50
μ
m(
优选大于
20
μ
m
且小于
40
μ
m)
的具有如式
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金忠，雷华，王家凯，
申请(专利权)人：江苏利思德新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：