一種矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽及其製備方法
2023-05-28 07:49:46 1
一種矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽及其製備方法，其是稀土金屬次磷酸鹽表面包覆矽氧化合物的一種具有核-殼結構的稀土金屬次磷酸鹽；其分子式為Ln(H2PO2)3(H2O)n；製備方法為：將按次磷酸重量5-10倍的乙醇水和次磷酸混合均勻，加入氫氧化鈉調節pH值為3-5，然後加入按次磷酸重量1-5%的表面活性劑，同時滴加按次磷酸重量1-3倍的正矽酸四乙酯乙醇溶液和按次磷酸重量1-3倍的稀土金屬氯化鹽水溶液，攪拌反應，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得成品；本發明的矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽熱穩定性好、耐水性好、顆粒尺寸均一、大量添加不會造成聚合物材料力學性能下降。
【專利說明】一種娃氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於阻燃劑【技術領域】，具體涉及一種矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽及其製備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，次磷酸鹽由於具有較高的阻燃效率，受到了國內外阻燃界的極大關注，它在工程塑料中的阻燃效率幾乎可以和含滷阻燃劑相媲美，且在使用過程中不會對環境造成影響。次磷酸鹽分為有機次磷酸鹽和無機次磷酸鹽兩種。有機次磷酸鹽的製備過程較為複雜，工藝要求較高，導致其生產成本較高，很難推廣應用。無機次磷酸鹽的製備方法較為簡單，成本較低。以次磷酸鋁為代表的無機次磷酸鹽已逐漸應用於工程塑料的阻燃改性中。例如中國專利CN1997698A和CN1926192A公開了以次磷酸鋁為主要阻燃劑對聚酯或尼龍進行阻燃處理的技術。然而，次磷酸鋁的密度較小，單位質量的阻燃劑具有較大的體積，大量添加會造成聚合物材料力學性能的大幅下降。為此，中國專利CN102838098A報導了一種稀土金屬次磷酸鹽及其製備方法，以克服次磷酸鋁存在的密度小、大量添加影響聚合物力學性能等缺點。然而，以該方法製備出的稀土金屬次磷酸鹽與次磷酸鋁一樣，存在熱穩定性差、耐水性差、顆粒尺寸不均一等缺點，阻礙了其在聚合物材料中的應用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽及其製備方法，以克服現有技術中存在的次磷酸鹽熱穩定性差、耐水性差、顆粒尺寸不均一、大量添加會造成聚合物材料力學性能大幅下降等缺點。
[0004]為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下:` 一種矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽，其特徵在於，其為稀土金屬次磷酸鹽表面包覆矽氧化合物的一種具有核-殼結構的稀土金屬次磷酸鹽；所述稀土金屬次磷酸鹽的分子式為 Ln (H2PO2) 3 (H2O)n，其中，Ln 為 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb 或 Dy 中的任意一種；η為O或I。
[0005]本發明矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽的製備方法，其特徵在於包括以下步驟:首先配置乙醇與水重量比為8-10:1的乙醇水溶液，其次將按次磷酸重量5-10倍的乙醇水和次磷酸混合均勻，並轉移至四口燒瓶中，加入氫氧化鈉調節pH值為3-5 ;然後加入按次磷酸重量1-5%的表面活性劑，再以3-10毫升/分鐘的速度同時滴加按次磷酸重量1-3倍的正矽酸四乙酯乙醇溶液和按次磷酸重量1-3倍的稀土金屬氯化鹽水溶液，在40-60°C下攪拌2-4小時，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得到矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽。
[0006]所述的表面活性劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化銨、三辛基甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨中的一種或多種。
[0007]所述的正矽酸四乙酯乙醇溶液是正矽酸四乙酯濃度為10%的乙醇溶液。[0008]所述的稀土金屬氯化鹽水溶液是稀土金屬氯化鹽濃度為50%的水溶液。
[0009]所述的稀土金屬氯化鹽為氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱或氯化鏑中的任意一種。
[0010]由於上述方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果:
本發明的矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽是採用一步法所製備得到的，該方法不僅簡單實用，而且可以大幅降低生產成本。由於在本發明方法中採用的表面活性劑可以控制稀土金屬次磷酸鹽的晶體生長、調節矽氧化合物的均勻包覆，因此採用本發明方法所製備得的微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽，其顆粒尺寸較小，且尺寸較為均一。同時，作為殼層物質的矽氧化合物不僅可以改善稀土金屬次磷酸鹽與聚合物基體的相容性，提高複合材料的力學性能，而且可以提高稀土金屬次磷酸鹽的耐水性和熱穩定性，從而提高複合材料的耐候性。此外，矽氧化合物和稀土金屬次磷酸鹽還可以起到一定的協同阻燃作用，進而提高阻燃效率。
【具體實施方式】
[0011]首先配置好正矽酸四乙酯濃度為10%的乙醇溶液和稀土金屬氯化鹽濃度為50%的水溶液。
[0012]實施例1:
首先配置乙醇與 水重量比為8:1的乙醇水溶液，其次將20g的次磷酸溶解於100g已配置好的乙醇水溶液中，並轉移至四口燒瓶中，加入氫氧化鈉至該溶液的pH值為3，然後加入0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚，再將20g正矽酸四乙酯乙醇溶液和20g氯化鑭水溶液以3毫升/分鐘的速度同時逐滴加入上述溶液中，在40°C下攪拌2小時，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得矽氧化合物微膠囊化次磷酸鑭。
[0013]實施例2:
首先配置乙醇與水重量比為9:1的乙醇水溶液，其次將20g的次磷酸溶解於100g已配置好的乙醇水溶液中，並轉移至四口燒瓶中，加入氫氧化鈉至該溶液的pH值為4,然後加入0.6g烷基酚聚氧乙烯醚，再將40g正矽酸四乙酯乙醇溶液和40g氯化鈰水溶液以5毫升/分鐘的速度同時逐滴加入上述溶液中，在50°C下攪拌3小時，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得矽氧化合物微膠囊化次磷酸鈰。
[0014]實施例3:
首先配置乙醇與水重量比為10:1的乙醇水溶液，其次將20g的次磷酸溶解於100g已配置好的乙醇水溶液中，並轉移至四口燒瓶中，加入氫氧化鈉至該溶液的pH值為5,然後加入Ig十六烷基三甲基溴化銨，再將60g正矽酸四乙酯乙醇溶液和60g氯化鐠水溶液以7毫升/分鐘的速度同時逐滴加入上述溶液中，在60°C下攪拌4小時，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得矽氧化合物微膠囊化次磷酸鐠。
[0015]實施例4:
首先配置乙醇與水重量比為9:1的乙醇水溶液，其次將20g的次磷酸溶解於100g已配置好的乙醇水溶液中，並轉移至四口燒瓶中，加入氫氧化鈉至該溶液的pH值為4,然後加入0.6g三辛基甲基氯化銨，再將60g正矽酸四乙酯乙醇溶液和60g氯化釹水溶液以10毫升/分鐘的速度同時逐滴加入上述溶液中，在60°C下攪拌4小時，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得矽氧化合物微膠囊化次磷酸釹。
[0016]實施例5:
首先配置乙醇與水重量比為9:1的乙醇水溶液，其次將20g的次磷酸溶解於100g已配置好的乙醇水溶液中，並轉移至四口燒瓶中，加入氫氧化鈉至該溶液的pH值為4,然後加入
0.6g雙十二烷基二甲基氯化銨，再將40g正矽酸四乙酯乙醇溶液和40g氯化釤水溶液以5毫升/分鐘的速度同時逐滴加入上述溶液中，在50°C下攪拌3小時，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得矽氧化合物微膠囊化次磷酸釤。
[0017]此外，在這五個實施例中其他條件不變的情況下，用氯化銪、氯化釓、氯化鋱或氯化鏑替換氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹或氯化釤也可得到相應的矽氧化合物微膠囊化稀
土金屬次磷酸鹽。
[0018]上述各實施例只是為了說明本發明的技術構思及特點，其目的是在於讓本領域內的普通技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡是根據本
【發明內容】
的實質所做出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。`
【權利要求】
1.一種矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽，其特徵在於，其為稀土金屬次磷酸鹽表面包覆矽氧化合物的一種具有核-殼結構的稀土金屬次磷酸鹽；所述稀土金屬次磷酸鹽的分子式為 Ln (H2PO2)3 (H2O)n，其中，Ln 為 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb 或 Dy 中的任意一種；η為O或I。
2.如權利要求1所述的矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽的製備方法，其特徵在於包括以下步驟:首先配置乙醇與水重量比為8-10:1的乙醇水溶液，其次將按次磷酸重量5-10倍的乙醇水和次磷酸混合均勻，並轉移至四口燒瓶中，加入氫氧化鈉調節pH值為3-5 ；然後加入按次磷酸重量1-5%的表面活性劑，再以3-10毫升/分鐘的速度同時滴加按次磷酸重量1-3倍的正矽酸四乙酯乙醇溶液和按次磷酸重量1-3倍的稀土金屬氯化鹽水溶液，在40-60°C下攪拌2-4小時，冷卻、過濾、洗滌反應產物，乾燥後，即得到矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽。
3.根據權利要求2所述的矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽的製備方法，其特徵在於，所述的表面活性劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化銨、三辛基甲基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨中的一種或多種。
4.根據權利要求2所述的矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽的製備方法，其特徵在於，所述的正矽酸四乙酯乙醇溶液是正矽酸四乙酯濃度為10%的乙醇溶液。
5.根據權利要求2所述的矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽的製備方法，其特徵在於，所述的稀土金屬氯化鹽水溶液是稀土金屬氯化鹽濃度為50%的水溶液。
6.根據權利要求2所述的矽氧化合物微膠囊化稀土金屬次磷酸鹽的製備方法，其特徵在於，所述的稀土金屬氯化鹽為氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱或氯化鏑中的任意一種。
【文檔編號】C08K3/32GK103772748SQ201410024185
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】楊偉, 時虎 申請人:合肥安聚達新材料科技有限公司