本申请涉及仿皮革制备的技术领域，具体公开了一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂及其制备方法、一种仿皮革。多组分阻燃剂包括以下重量份的原料：氮磷类阻燃剂4‑8份，金属氢氧化物2‑4份，改性磷酸锆0.5‑2份；所述改性磷酸锆的制备包括将磷酸锆以硅烷偶联剂表面改性后再壳层聚合的步骤，所述硅烷偶联剂中含有不饱和双键，所述氮磷类阻燃剂和金属氢氧化物是进入到改性磷酸锆的内部孔隙的。将以上原料球磨后制备得到多组分阻燃剂，该多组分阻燃剂用于制备仿皮革。本申请的阻燃剂阻燃效果优异，制备得到的仿皮革有具有一定的力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及仿皮革制备的，更具体地说，它涉及一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂及其制备方法、一种仿皮革。
技术介绍
1、仿皮革材料主要成分为皮革余料和环氧化聚异戊二烯母胶，其中环氧化聚异戊二烯母胶是一种易燃烧的聚合物材料；为确保材料的绿色、环保、安全、可靠，对其进行阻燃改性则具有十分重要的意义。
2、目前的阻燃剂包括无机金属氢氧化物、含卤素阻燃剂等。其中，传统的无机金属氢氧化物阻燃剂(如微米氢氧化镁、氢氧化铝等)，其存在颗粒尺寸大、阻燃效率低以及填充量大的问题，单纯以无机金属氢氧化物作为阻燃剂改性仿皮革材料，会严重影响皮革的物理机械性能和成型加工性能。另外，由于环保要求，含有卤素的阻燃剂会在燃烧后产生烟雾，带来环境问题；且燃烧后含卤素的蒸气具有一定的腐蚀性，如发生火灾，则会对施救人员和需救治的人群产生较大伤害并阻碍灭火、撤离工作的开展。
3、因此，阻燃改性正朝着低烟、无毒、无卤和环境友好且尽可能降低对原材料物理机械性能和成型加工性能影响的方向发展，追求新型的协同阻燃体系是十分必要的。
技术实现思路
1、为了缓解因阻燃剂带来的环境问题，并进一步提高阻燃效果，本申请提供一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂及其制备方法、一种仿皮革。
2、第一方面，本申请提供一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，采用如下的技术方案：
3、一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，包括以下重量份的原料：
4、氮磷类阻燃剂4-8份，金属氢氧化物2-4份，改性磷酸锆0.5-2份；
5、所述改性磷酸锆的制备方法包括：将磷酸锆以硅烷偶联剂表面改性后再壳层聚合的步骤；所述硅烷偶联剂中含有不饱和双键；
6、所述氮磷类阻燃剂和金属氢氧化物是进入到改性磷酸锆的内部孔隙的。
7、首先，磷酸锆是一类尺寸可控，具有固体酸催化效应的二维层状纳米材料。磷酸锆层间有大量的brφnsted酸点和lewis酸点，当该物质在高温燃烧时能催化聚合物交联成炭，形成“屏障”，以阻隔可燃气体、氧气和热量的传输。制备仿皮革的有机物中添加有磷酸锆时，当发生燃烧后，仿皮革的石墨化程度增加；且随着磷酸锆含量的增加，炭层结构中有序炭的比例逐渐增加，石墨化程度提高，即磷酸锆发挥了催化有机物成炭的作用，其能够促进炭层的有序化。而较高的石墨化程度表明材料具有较为致密和稳定的炭层，能够有效地阻隔仿皮革材料的降解和火焰的蔓延，提高材料的阻燃性能。另外，有机聚合物在燃烧过程中会受热分解，并产生从基体向外扩散的气体；当具有致密且稳定的炭层时，该类气体就难以冲破炭层，并在炭层中产生凸起的孔洞，那么部分未破裂的孔洞又会进一步阻碍气体和热量交换，从而进一步阻碍燃烧的发生和蔓延。
8、其次，本申请的阻燃剂，其中的金属氢氧化物和氮磷类阻燃剂是分散在改性磷酸锆的内部孔隙的。由于磷酸锆的层状结构能够起到隔热的作用，延缓仿皮革材料的降解，同时层状结构还可以抑制燃烧分解后产生的物质(例如气体等)向外扩散，起到抑制传质的作用，因此使得制备仿皮革的有机物的分解速率变慢。而金属氢氧化物和氮磷类阻燃剂分散在改性磷酸锆的内部孔隙后，填充其内部孔隙，使得催化有机物燃烧成碳层的形成过程更快且形成更致密的结构，显著提高阻碍热、氧气等进一步接触仿皮革材料的未燃烧氧化的部分，起到显著提高阻燃效果的作用。
9、此外，本申请的改性磷酸锆是以层状结构的磷酸锆制备得到的，磷酸锆以硅烷偶联剂改性后，硅烷偶联剂中不饱和双键这一活性基团和磷酸锆发生缔和反应，使磷酸锆表面活性增强，进而为后期的壳层聚合做准备。另外硅烷基团具有很强的亲环氧基团性,可以与仿皮革的制备原料(环氧化聚异戊二烯母胶)发生反应，提高改性磷酸锆填料与环氧化聚异戊二烯的界面相容性，改善了改性磷酸锆在有机相中的分散性，以制备得到性能优异的仿皮革。
10、综上，通过采用上述技术方案，制备得到阻燃效果显著优异的阻燃剂，且该阻燃剂中各组分均不含卤素，绿色环保，性能优异的同时也更加环保。
11、可选的，所述硅烷偶联剂选自乙烯基类硅烷偶联剂和丙烯酸酯类硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
12、进一步可选的，所述乙烯基类硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
13、通过采用上述技术方案，和其他含有不饱和双键的硅烷偶联剂相比，乙烯基类硅烷偶联剂中乙烯基的反应活性较高，化学稳定性较高，且制备方法简单，因此硅烷偶联剂可以优选为乙烯基类硅烷偶联剂。具体可以选择为乙烯基三甲氧基硅烷。
14、可选的，所述改性磷酸锆的制备方法包括以下步骤：
15、步骤1、表面改性：将磷酸锆和硅烷偶联剂在第一溶剂存在下混合反应，反应产物经洗涤、干燥和粉碎，得到表面处理磷酸锆；其中，所述磷酸锆和所述硅烷偶联剂的重量比例为(4-8):1；
16、步骤2、壳层聚合，具体包括以下步骤：
17、步骤21、使得所述表面处理磷酸锆和引发剂在第二溶剂下接触，得到磷酸锆分散液；
18、步骤22、于所述磷酸锆分散液内加入壳层单体，反应，得到改性磷酸锆分散液；
19、步骤3、将所述改性磷酸锆分散液固液分离后，将固体洗涤、干燥和筛选后得到改性磷酸锆。
20、上述方案中，首先对磷酸锆表面引入不饱和双键和硅烷基团，随后再引入壳层单体，使壳层单体在磷酸锆表面发生自由基聚合，渐渐形成聚合物壳层。通过采用上述技术方案，制备得到稳定负载有硅烷基团和不饱和双键的改性磷酸锆，而壳层单体的聚合进一步强化了改性磷酸锆的稳定性，使其稳定发挥效果。具体来说，对磷酸锆做壳层聚合的目的在于：1、改善磷酸锆与聚合物基材的相容性和界面的结合力。未经处理的磷酸锆属于无机纳米材料，和有机聚合物基材的亲和力较差，容易产生分层和脱胶。对磷酸锆进行壳层聚合后，在其表面包覆一层有机聚合物，可以显著提高其与有机基材的亲和力，增强界面结合，防止在基材中的分散和分层。2、增强磷酸锆的热稳定性和力学性能。单纯的磷酸锆的热稳定性和机械强度比较低；进行壳层聚合后，外层的聚合物壳可以提高其热稳定性，机械强度也得到增强，使其使用寿命延长。3、壳层聚合后改变了磷酸锆表面的性质，赋予其特殊功能。通过选择不同的壳层单体，可以在磷酸锆表面引入特定的官能团，调控其界面性能，如提高其亲水性或疏水性，赋予反应活性等，以适应不同用途的需求。在本申请中，壳层聚合后能够进一步增强磷酸锆和其余两种组分氮磷类阻燃剂以及金属氢氧化物的结合稳定性。4、调控磷酸锆的兼容性和分散性。壳层聚合可以调整磷酸锆表面的亲水亲油平衡，优化其在水相或油相中的分散效果。5、稳定磷酸锆的层间结构。壳层聚合物的包覆可以保证磷酸锆的层状结构不会因高温或机械力而破坏。6、调控磷酸锆的形貌和粒径。通过壳层聚合可以控制磷酸锆颗粒的大小和形状，使其更均一，均一化的体系有助于发挥多阻燃成分的阻燃性能，使制得的多组分阻燃剂的阻燃效果更加优异。因此，综上，壳层聚合增强了磷酸锆的性能，扩大其应用范围，使其更好地适应聚合物材料的需求。
21、可选的，所述壳层单体选自乙本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自乙烯基类硅烷偶联剂和丙烯酸酯类硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，所述改性磷酸锆的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，步骤1中，反应条件包括：反应温度为40-60℃，反应时间为20-28h。
5.根据权利要求3所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，步骤2中，表面处理磷酸锆和引发剂的重量比例为1:(3-8)；表面处理磷酸锆和壳层单体的重量比例为1:(180-220)。
6.根据权利要求3所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，步骤22中，反应条件包括：反应温度为60-75℃，反应时间为4-8h。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的基于磷酸锆的多组分阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述氮磷类阻燃剂、所述金属氢氧化物以及所述改性磷酸锆球磨，即得。
8.根据权利要求7所述的基于磷酸锆的多组分阻燃剂的制备方法，所述球磨的条件包括：球磨速度为1000-2000rpm，球磨时间为2-8h，球磨时球料比为(3-6):1。
9.一种仿皮革，其特征在于，所述仿皮革的制备原料包括权利要求1-6任意一项所述基于磷酸锆的多组分阻燃剂。
10.根据权利要求9所述的一种仿皮革，其特征在于，所述仿制皮革的制备方法包括以下步骤：将环氧化聚异戊二烯母胶和基础ULF混合后密炼，二者混合炼制均匀的过程中加入所述基于磷酸锆的多组分阻燃剂，密炼，直至获得均匀平整的片状，得到所述仿制皮革。
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【技术特征摘要】
1.一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自乙烯基类硅烷偶联剂和丙烯酸酯类硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，所述改性磷酸锆的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，步骤1中，反应条件包括：反应温度为40-60℃，反应时间为20-28h。
5.根据权利要求3所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，步骤2中，表面处理磷酸锆和引发剂的重量比例为1:(3-8)；表面处理磷酸锆和壳层单体的重量比例为1:(180-220)。
6.根据权利要求3所述的一种基于磷酸锆的多组分阻燃剂，其特征在于，步骤22中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：董贺翔，马頔，王慧琴，宋云颖，朱超，
申请(专利权)人：辛集市宝隆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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