一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：（1）制改性三聚氰胺；（2）制改性聚氨基環三磷腈；（3）制阻燃劑。本發明中的甲基三氯硅烷為廉價原料，有機硅基團使原來親水的發泡劑、成炭劑具有了很好的疏水性能，不易產生阻燃劑的遷移析出現象，具有了持久的阻燃性能；改性聚氨基環三磷腈的水溶性和吸濕性明顯降低，產品的磷收率也明顯提高；得到稀土復合阻燃劑，可以明顯增強阻燃效果，同時能夠大大改善材料的物理機械性能，稀土中含鎂溶液作為鎂源得到二次利用，降低了生產成本，可廣泛應用于橡膠、化工、建材、塑料等領域。
【專利說明】
一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于阻燃劑的制備技術領域，具體涉及一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]阻燃劑是一種重要的高分子材料助劑，已報道的品種很多。因優異的性價比，溴系阻燃劑是目前全球產量最大的有機阻燃劑之一，但是用溴系阻燃劑阻燃的高聚物燃燒時生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，且使被阻燃基材的抗紫外線穩定性降低。出于對人類健康和環境保護的考慮，人們對溴系阻燃劑的使用采取了更加謹慎的態度。
[0003]膨脹型阻燃劑具有阻燃效果好、低煙、低毒、添加量少等優點，尤其是在解決聚烯烴阻燃滴落的難題上具有其他阻燃劑不可比擬的優越性，符合當今阻燃劑及阻燃材料綠色化的發展趨勢，是阻燃領域的研究熱點，被認為是阻燃劑實現無害化的有效途徑之一。目前廣泛使用的膨脹型阻燃劑主要是以聚磷酸銨(APP)為基礎(酸源，兼有發泡作用)的膨脹型阻燃體系。該類阻燃劑廣泛用于PP、PE、EVA、ABS等聚烯烴高分子材料。其次是各種磷酸酯為基礎的膨脹型阻燃體系。盡管這些膨脹型阻燃劑具有許多優點，但也存在著阻燃效率還不夠理想，阻燃劑易滲出、阻燃材料的水解穩定性不好等問題。由聚氨基環三磷腈和三(2-羥乙基)異氰尿酸酯(簡稱賽克)復配而成的膨脹型阻燃劑對聚烯烴具有良好的阻燃作用，但聚氨基環三磷腈水溶性偏高，吸濕性較強，熱穩定性較差，因而其應用可能會受到限制。
[0004]氫氧化鎂阻燃劑是近年來開發的一種新型高分子材料加工用阻燃劑，與氫氧化鋁阻燃劑相比，它具有抑煙性能好、原料成本低、承受的加工溫度高，而且可以避免加工材料成品多泡、多孔的現象。純氫氧化鎂阻燃劑也存在一些缺點，例如阻燃效率低，要求添加的量較大，一般都添加到加工材料的50%左右，這對材料的物理一機械性能及加工性能影響較大；氫氧化鎂多為無定型態，比表面積大，易團聚，表面吸水性強，造成其在高分子材料中分散性差，難以和材料相容，作為阻燃劑使用時需要對其表面進行改性處理。另外，現有阻燃劑因富含NH4+、-NH2、-0H等親水基團，容易吸潮，與高分子基材的相容性較差，容易迀移析出。很難達到阻燃要求。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法。
[0006]本發明采取的技術方案為:
一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟:
(1)制改性三聚氰胺:按照重量比2:5取三聚氰胺和甲基三氯硅烷混合加入到反應瓶中，加入2倍體積的丙酮，控制溫度為50-60°C攪拌反應2-3h，升溫回流反應1.5_2h ;
(2)制改性聚氨基環三磷腈:按照重量比1:(4-5)取六氯環三磷腈和三乙胺混合加入步驟(I)所得的回流溶液中，在氮氣保護下，加熱升溫至130-140°c，縮合反應16-18h，降低溫度為0-2°C，通入氨氣氨化反應8-10h，過濾得混合物置于干燥箱中，于170-180°C縮聚25-35min，過濾得到濾餅；
(3)制阻燃劑:按照重量比1:2:(3-4)取稀土氫氧化鎂、碳納米管和步驟(2)中制得的改性聚氨基環三磷腈混合放置在反應釜中，加入1.2-1.4%的有機硅烷偶聯劑改性處理，以
1.5L/min的加料速度將配制的氫氧化鈉液堿溶液加入反應釜中，調解體系的pH為9_10，過濾所得的濾餅在120 °C下干燥。
[0007]進一步的，所述步驟(I)中攪拌的轉速為8000-9000rpm。
[0008]進一步的，所述步驟(2)中過濾所得的濾液通過減壓蒸餾脫除丙酮，回收的丙酮可循環使用。
[0009]進一步的，所述步驟(3)中有機硅烷偶聯劑為偶聯劑Si90。
[0010]進一步的，所述步驟(3)中得到的阻燃劑的產品呈片狀，中值粒徑為1.2μπι，稀土含量(w/w以氧化稀土計)為0.95%。
[0011]本發明的有益效果為:
本發明先采用三聚氰胺和甲基三氯硅烷混合制改性三聚氰胺，甲基三氯硅烷為廉價原料，在成炭劑引入了有機硅，可以更好的發揮協同阻燃效應；有機硅基團使原來親水的發泡劑、成炭劑具有了很好的疏水性能，不易產生阻燃劑的迀移析出現象，具有了持久的阻燃性會K。
[0012]六氯環三磷腈和三乙胺協同作用制得的改性聚氨基環三磷腈，水溶性和吸濕性明顯降低，初始熱分解溫度從72°C左右提高到了 200°C以上，另外，產品的磷收率也明顯提尚O
[0013]稀土氫氧化鎂、碳納米管和改性聚氨基環三磷腈復合得到稀土復合阻燃劑，可以明顯增強阻燃效果，同時能夠大大改善材料的物理機械性能，稀土中含鎂溶液作為鎂源得到二次利用，降低了生產成本，可廣泛應用于橡膠、化工、建材、塑料等領域。
【具體實施方式】
[0014]以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0015]除非另有說明，本發明中所采用的百分數均為質量百分數。
[0016]實施例1
一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟:
(1)制改性三聚氰胺:按照重量比2:5取三聚氰胺和甲基三氯硅烷混合加入到反應瓶中，加入2倍體積的丙酮，控制溫度為50°C攪拌反應3h，升溫回流反應1.5h ;
(2)制改性聚氨基環三磷腈:按照重量比1:4取六氯環三磷腈和三乙胺混合加入步驟
(I)所得的回流溶液中，在氮氣保護下，加熱升溫至130°C，縮合反應18h，降低溫度為0°C，通入氨氣氨化反應8h，過濾得混合物置于干燥箱中，于170°C縮聚35min，過濾得到濾餅；
(3)制阻燃劑:按照重量比1:2: 3取稀土氫氧化鎂、碳納米管和步驟(2)中制得的改性聚氨基環三磷腈混合放置在反應釜中，加入1.2%的有機硅烷偶聯劑改性處理，以1.5L/min的加料速度將配制的氫氧化鈉液堿溶液加入反應釜中，調解體系的pH為9_10，過濾所得的濾餅在120 °C下干燥。
[0017]進一步的，所述步驟(I)中攪拌的轉速為8000rpm。
[0018]進一步的，所述步驟(2)中過濾所得的濾液通過減壓蒸餾脫除丙酮，回收的丙酮可循環使用。
[0019]進一步的，所述步驟(3)中有機硅烷偶聯劑為偶聯劑Si90。
[0020]進一步的，所述步驟(3)中得到的阻燃劑的產品呈片狀，中值粒徑為1.2μπι，稀土含量(w/w以氧化稀土計)為0.95%。
[0021]實施例2
一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟:
(1)制改性三聚氰胺:按照重量比2:5取三聚氰胺和甲基三氯硅烷混合加入到反應瓶中，加入2倍體積的丙酮，控制溫度為55°C攪拌反應2.5h，升溫回流反應1.Sh ;
(2)制改性聚氨基環三磷腈:按照重量比1:4.5取六氯環三磷腈和三乙胺混合加入步驟(I)所得的回流溶液中，在氮氣保護下，加熱升溫至135°C，縮合反應17h，降低溫度為1°C，通入氨氣氨化反應9h，過濾得混合物置于干燥箱中，于175°C縮聚30min，過濾得到濾餅；
(3)制阻燃劑:按照重量比1:2:4取稀土氫氧化鎂、碳納米管和步驟(2)中制得的改性聚氨基環三磷腈混合放置在反應釜中，加入1.3%的有機硅烷偶聯劑改性處理，以1.5L/min的加料速度將配制的氫氧化鈉液堿溶液加入反應釜中，調解體系的pH為9_10，過濾所得的濾餅在120 °C下干燥。
[0022]進一步的，所述步驟(I)中攪拌的轉速為8500rpm。
[0023]進一步的，所述步驟(2)中過濾所得的濾液通過減壓蒸餾脫除丙酮，回收的丙酮可循環使用。
[0024]進一步的，所述步驟(3)中有機硅烷偶聯劑為偶聯劑Si90。
[0025]進一步的，所述步驟(3)中得到的阻燃劑的產品呈片狀，中值粒徑為1.2μπι，稀土含量(w/w以氧化稀土計)為0.95%。
[0026]實施例3
一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟:
(1)制改性三聚氰胺:按照重量比2:5取三聚氰胺和甲基三氯硅烷混合加入到反應瓶中，加入2倍體積的丙酮，控制溫度為60°C攪拌反應2h，升溫回流反應2h ;
(2)制改性聚氨基環三磷腈:按照重量比1:5取六氯環三磷腈和三乙胺混合加入步驟
(I)所得的回流溶液中，在氮氣保護下，加熱升溫至140°C，縮合反應16h，降低溫度為0°C，通入氨氣氨化反應8h，過濾得混合物置于干燥箱中，于180°C縮聚25min，過濾得到濾餅；
(3)制阻燃劑:按照重量比I'2 -A取稀土氫氧化鎂、碳納米管和步驟(2)中制得的改性聚氨基環三磷腈混合放置在反應釜中，加入1.4%的有機硅烷偶聯劑改性處理，以1.5L/min的加料速度將配制的氫氧化鈉液堿溶液加入反應釜中，調解體系的pH為9_10，過濾所得的濾餅在120 °C下干燥。
[0027]進一步的，所述步驟(I)中攪拌的轉速為9000rpm。
[0028]進一步的，所述步驟(2)中過濾所得的濾液通過減壓蒸餾脫除丙酮，回收的丙酮可循環使用。
[0029]進一步的，所述步驟(3)中有機硅烷偶聯劑為偶聯劑Si90。
[0030]進一步的，所述步驟(3)中得到的阻燃劑的產品呈片狀，中值粒徑為1.2μπι，稀土含量(w/w以氧化稀土計)為0.95%。
[0031]最后應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟: (1)制改性三聚氰胺:按照重量比2:5取三聚氰胺和甲基三氯硅烷混合加入到反應瓶中，加入2倍體積的丙酮，控制溫度為50-60°C攪拌反應2-3h，升溫回流反應1.5_2h ; (2)制改性聚氨基環三磷腈:按照重量比1:(4-5)取六氯環三磷腈和三乙胺混合加入步驟(I)所得的回流溶液中，在氮氣保護下，加熱升溫至130-140°C，縮合反應16-18h，降低溫度為0-2°C，通入氨氣氨化反應8-10h，過濾得混合物置于干燥箱中，于170-180°C縮聚25-35min，過濾得到濾餅； (3)制阻燃劑:按照重量比1:2:(3-4)取稀土氫氧化鎂、碳納米管和步驟(2)中制得的改性聚氨基環三磷腈混合放置在反應釜中，加入1.2-1.4%的有機硅烷偶聯劑改性處理，以.1.5L/min的加料速度將配制的氫氧化鈉液堿溶液加入反應釜中，調解體系的pH為9_10，過濾所得的濾餅在120 °C下干燥。2.根據權利要求1所述一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中攪拌的轉速為8000-9000rpm。3.根據權利要求1所述一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中過濾所得的濾液通過減壓蒸餾脫除丙酮，回收的丙酮可循環使用。4.根據權利要求1所述一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中有機硅烷偶聯劑為偶聯劑Si90。5.根據權利要求1所述一種疏水低吸濕性阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中得到的阻燃劑的產品呈片狀，中值粒徑為1.2 μπι，稀土含量(w/w以氧化稀土計)為.0.95%。
【文檔編號】C08K3/22GK105985651SQ201510066052
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月9日
【發明人】宋波
【申請人】青島藍農谷農產品研究開發有限公司