一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法

2023-09-21 16:38:10

專利名稱：一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法
技術領域：
本發明技術方案涉及一種阻燃劑的製備方法，具體涉及一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法。
背景技術：
氫氧化鋁是一種重要的無機阻燃劑，具有阻燃、消煙和填充等多重功能，可以與多種物質產生協同阻燃效應，並且在燃燒過程中不產生二次汙染，已廣泛應用於電子、建築、交通運輸以及塑膠等行業。隨著全球對安全和環保要求的提高，氫氧化鋁使用量和應用範圍越來越大，同時對其質量和使用性能也提出了更為嚴格的要求。納米氫氧化鋁具有比表面積大，阻燃效率比較高等優點，但是作為阻燃填充劑，其表面含有大量強極性羥基基團，在低極性高分子材料中分散性差，非常容易團聚；同時由於阻燃效率不高，填充量大，材料的力學性能和加工流動性均受到嚴重影響。因此，需要對納米氫氧化鋁進行表面改性，來提高納米氫氧化鋁與高分子材料的相容性和加工性能。目前主要採用偶聯劑通過其在納米氫氧化鋁和高分子材料之間形成分子橋來提高納米氫氧化鋁與高分子材料的相容性和加工性能。偶聯劑主要有矽烷偶聯劑，鈦酸酯類偶聯劑，鋁酸酯偶聯劑、磷酸酯類偶聯劑以及其它高級脂肪酸等，其中以矽烷偶聯劑應用最早，使用最廣。矽烷偶聯劑可以有效提高納米氫氧化鋁與高分子材料的相容性和加工性能，但無法提高其阻燃性能。與其他阻燃劑相比，納米氫氧化鋁阻燃效率相對較低。目前文獻提供的信息表明國內對納米氫氧化鋁的表面改性研究集中於提高相容性方面，很少涉及到在提高相容性同時提高其阻燃效率。

發明內容
為解決為了解決現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法。本發明的目的是這樣實現的—種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，包括如下步驟首先80-110°C下在高速攪拌機內對納米氫氧化鋁進行攪拌預熱30-60分鐘，然後用亞磷酸酯類化合物溶液以高壓噴霧形式加入納米氫氧化鋁中，在100-140°C下攪拌1-3小時，蒸發除去有機溶劑；最後用氨基矽氧烷偶聯劑溶液通過高壓噴霧方式加入亞磷酸酯類化合物表面處理好的納米氫氧化鋁中，在120-140°C下攪拌I. 5-3小時，蒸發除去有機溶劑。所述的納米氫氧化鋁亞磷酸酯化合物氨基矽烷偶聯劑的質量比為100 (O. 5-3) (1-3)。所述的高速攪拌機攪拌速率為300-600轉/分鐘。所述的納米氫氧化鋁平均粒徑在50_500nm。所述的亞磷酸酯類化合物為亞磷酸三苯酯，亞磷酸三壬基苯酯，三辛基亞磷酸酯或三癸基亞磷酸酯中的一種；所述的溶劑為無水乙醇，丙酮，四氯甲烷，乙酸乙酯或乙酸丁酯中的一種；亞磷酸酯化合物質量分數為10-20%。
所述的氨基娃氧燒為Y _氨丙基二乙氧基娃燒，Y _氨丙基二甲氧基娃燒，苯氨基甲基三乙氧基矽烷，苯氨基甲基三甲氧基矽烷或多氨基烷基三烷氧基矽烷中的一種；所述的溶劑為無水乙醇，丙酮，四氯甲烷，乙酸乙酯或乙酸丁酯中的一種；氨基矽烷偶聯劑質量分數為10-30%。相對於現有技術，本發明的有益效果具體體現為I、本發明製備的納米氫氧化鋁極性低，活化率高於97%，吸油值低於31ml/100g。2、本發明製備的納米氫氧化鋁與高分子材料相容性好，阻燃效率高，可顯著改善高分子複合材料的力學性能、加工流動性和阻燃性能3、本發明具有很高的性價比，可應用於高端阻燃產品降低成本。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述。實施例I :將2公斤亞磷酸三壬基苯酯加入10公斤丙酮中攪拌均勻，將I. 5公斤Y-氨丙基三乙氧基矽烷加入6公斤丙酮中攪拌均勻。將100公斤納米氫氧化鋁加入高速攪拌機中100°C攪拌預熱30分鐘。首先將12公斤亞磷酸三壬基苯酯溶液以高壓噴霧的方式在頂部緩緩加入納米氫氧化鋁中，在130°C攪拌2小時，蒸去有機溶劑。然後將7. 5公斤Y-氨丙基三乙氧基矽烷溶液以高壓噴霧方式在頂部緩緩加入，140°C下攪拌3小時，蒸去有機溶齊U，得到高阻燃表面改性納米氫氧化鋁。實施例2:將I. 5公斤亞磷酸三苯酯加入8. 5公斤無水乙醇中攪拌均勻，將2公斤苯氨基甲基三甲氧基矽烷加入8公斤無水乙醇中攪拌均勻。將100公斤納米氫氧化鋁加入高速攪拌機中90°C攪拌預熱40分鐘。首先將10公斤亞磷酸三苯酯溶液以高壓噴霧的方式在頂部緩緩加入納米氫氧化鋁中，在120°C攪拌I. 5小時，蒸去有機溶劑。然後將10公斤苯氨基甲基三甲氧基矽烷溶液以高壓噴霧方式在頂部緩緩加入，130°C下攪拌3小時，蒸去有機溶齊U，得到高阻燃表面改性納米氫氧化鋁。實施例3 將I. 8公斤三癸基亞磷酸酯加入8. 2公斤無水乙醇中攪拌均勻，將I. 8公斤Y -氨丙基三甲氧基矽烷加入8. 2公斤無水乙醇中攪拌均勻。將100公斤納米氫氧化鋁加入高速攪拌機中100°C攪拌預熱30分鐘。首先將10公斤三癸基亞磷酸酯溶液以高壓噴霧的方式在頂部緩緩加入納米氫氧化鋁中，在130°C攪拌I. 5小時，蒸去有機溶劑。然後將10公斤Y -氨丙基三甲氧基矽烷溶液以高壓噴霧方式在頂部緩緩加入，135°C下攪拌3小時，蒸去有機溶劑，得到高阻燃表面改性納米氫氧化鋁。實施例4 將2. 5公斤亞磷酸三苯酯加入7. 5公斤丙酮中攪拌均勻，將2. 8公斤苯氨基甲基三甲氧基矽烷加入7. 2公斤丙酮中攪拌均勻。將100公斤納米氫氧化鋁加入高速攪拌機中100°C攪拌預熱50分鐘。首先將10公斤亞磷酸三苯酯溶液以高壓噴霧的方式在頂部緩緩加入納米氫氧化鋁中，在120°C攪拌2小時，蒸去有機溶劑。然後將10公斤苯氨基甲基三甲氧基矽烷溶液以高壓噴霧方式在頂部緩緩加入，140°C下攪拌2. 5小時，蒸去有機溶劑，得到高阻燃表面改性納米氫氧化鋁。對實施例1-4高阻燃表面改性納米氫氧化鋁性能測試，具體數據見下表
權利要求
1.一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟 (1)80-110°C下在高速攪拌機內對納米氫氧化鋁進行攪拌預熱30-60分鐘； (2)然後採用亞磷酸酯類化合物溶液以高壓噴霧形式加入納米氫氧化鋁中，在100-140°C下攪拌1-3小時，將有機溶劑蒸發去除； (3)最後採用氨基矽氧烷偶聯劑溶液通過高壓噴霧方式加入亞磷酸酯化合物表面處理好的納米氫氧化鋁中，在120-140°C下攪拌I. 5-3小時，將有機溶劑蒸發去除後即得產物。
2.如權利要求I所述的一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，其特徵在於所述的納米氫氧化鋁亞磷酸酯化合物氨基矽烷偶聯劑的質量比為100 (0. 5-2) (1-4)。
3.如權利要求I所述的一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，其特徵在於所述的高速攪拌機攪拌速率為300-600轉/分鐘。
4.如權利要求I所述的一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，其特徵在於所述的納米氫氧化招平均粒徑在50-500nm。
5.如權利要求I所述的一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，其特徵在於所述的亞磷酸酯類化合物為亞磷酸三苯酯，亞磷酸三壬基苯酯，三辛基亞磷酸酯或三癸基亞磷酸酯中的一種；所述的溶劑為無水乙醇，丙酮，四氯甲烷，乙酸乙酯或乙酸丁酯中的一種；亞磷酸酯化合物質量分數為10-20%。
6.如權利要求I所述的一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，其特徵在於所述的氨基娃氧燒為Y-氨丙基二乙氧基娃燒，Y _氨丙基二甲氧基娃燒，苯氨基甲基二乙氧基矽烷，苯氨基甲基三甲氧基矽烷或多氨基烷基三烷氧基矽烷中的一種；所述的溶劑為無水乙醇，丙酮，四氯甲烷，乙酸乙酯或乙酸丁酯中的一種；氨基矽烷偶聯劑質量分數為10-30%。
全文摘要
本發明公開了一種高阻燃表面改性納米氫氧化鋁的製備方法，首先採用質量分數10-20％的亞磷酸酯類化合物溶液通過幹法改性方式對納米氫氧化鋁進行表面改性，然後採用質量分數10-30％的氨基矽氧烷溶液通過幹法改性方式再對其進行二次改性。本發明製備的改性氫氧化鋁分解溫度高，應用於高分子材料填充改性，可顯著改善材料的加工流動性、機械性能和阻燃性能。
文檔編號C08L101/00GK102634065SQ20121012538
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者鄒存洋 申請人:江蘇達勝高聚物有限公司