一種氮磷鎂複合阻燃劑的製備方法
2023-05-16 23:12:56
專利名稱：一種氮磷鎂複合阻燃劑的製備方法
技術領域：
本發明屬於有機-無機複合阻燃劑技術領域，特別涉及到一種氮磷鎂複合阻燃劑
的製備方法。
背景技術：
自2003年歐盟RoHS及WEEE兩個指令頒布以來，阻燃劑領域無滷化進程得以快速 推進，新型鎂系和氮磷系無滷阻燃劑有了長足的發展。鎂系阻燃劑具有非常優秀的抑煙功 能，但實際應用時填充量需要在60%以上才具有良好的阻燃性能，高填充量導致了聚合物 材料力學性能的顯著下降，同時也是對有限鎂資源的一種極大浪費。此外，鎂系阻燃劑具有 較強的極性和親水性，在作為無機填料用於高分子聚合物時由於兩相熱膨脹係數不同，其 熱脹冷縮導致兩相界面處易形成微細裂紋，長期放置於潮溼的環境中會因生成碳酸鎂而使 材料表面泛白霜或失去光澤，限制了材料的應用範圍。氮磷系阻燃劑是一種高效的有機膨 脹型阻燃劑，通常填充量在10 20%時即可達到優秀的阻燃性能，但由於抑煙性能較差和 價格昂貴等原因限制了其使用範圍。本發明提供一種基於鎂系和氮磷系化合物製備氮磷鎂 系複合阻燃劑的製備技術，不僅成本低，工藝操作簡單，而且製備的阻燃劑具有顆粒表面極 性可控、填充量低、阻燃效率高等特點，應用於EVA、 P0E等高分子聚合物時，材料的拉伸強 度和斷裂伸長率均符合國家對阻燃材料的要求。
發明內容
本發明提供了一種氮磷鎂複合阻燃劑的製備方法，在鎂系化合物表面以化學鍵合 的方法接枝上氮磷系化合物，綜合了鎂系阻燃劑優秀的抑煙性能和氮磷系阻燃劑優秀的阻 燃效率，解決了單純使用鎂系阻燃劑填充量高和相容性差等問題。 本發明的技術方案為以微米級鎂系化合物為原料，在表面活化助劑的作用下使其 表面活化，再按照一定的順序和配方比例加入具有阻燃效用的含磷化合物和含氮化合物混 合均勻並反應完全，輔以過濾和乾燥，得到氮磷鎂複合阻燃劑產品。其技術特徵在於鎂系化 合物、表面活化助劑、含磷化合物、含氮化合物、溶劑的種類和配方如下
鎂系化合物在粒度為1000 8000目的水鎂石、氫氧化鎂、鹼式碳酸鎂和鹼式硫酸 鎂中選取，是它們中的一種或兩種以上；表面活化助劑在六偏磷酸鈉、氟化鈉和十二烷基磺 酸鈉中選取，是它們中的一種或兩種以上；溶劑在水、C1 C4醇中選取，是它們中的一種或 兩種以上；含磷化合物在磷酸、多聚磷酸、次亞磷酸和磷酸鎂中選取，是它們中的一種或兩 種以上；含氮化合物在分子式為CxHwsNp CyH2y+2N2、 CzH2z+4N2(x = 6 18 ;y = 6 18 ;z = 6 18)的化合物中選取，是其中的一種或兩種以上；表面活化助劑用量為鎂系化合物質量 的1%。 5%。;鎂系化合物、含磷化合物和含氮化合物之間的質量比例為100 : 5 30 : 5 25 ;鎂系化合物與反應溶劑的固液質量比為1 : 1 10 ;
製備的工藝流程如下 步驟1.將鎂系化合物、表面活化助劑和溶劑按固液質量比製成漿料，以100r/min 1000r/min攪拌轉速和40 90。C活化溫度，活化10 100min，過濾回收濾液循環使 用，濾餅備用； 步驟2.將步驟1得到的濾餅與溶劑按固液質量比1 : 1 10製成漿料，持續保 持100r/min 1000r/min攪拌轉速，加入一定量的含磷化合物原料，控制反應溫度20 120。C繼續反應0. 1 lh ; 步驟3.在步驟2反應後的漿料加入含氮化合物，控制反應溫度20 120°C ，持續 攪拌0. 1 2h，過濾回收濾液並循環使用，濾餅乾燥即得到蓬鬆的複合阻燃劑產品。
本發明的優點和效果在於，表面活化容易脫除鎂系化合物表面吸附的惰性分子而 使其表面羥基化，進而能與氮磷系化合物通過化學鍵牢固結合在一起，從而使複合產品性 能穩定，避免在高分子材料加工使用過程中剝落的現象；製備的複合阻燃劑中的氮磷鎂元 素可產生協同阻燃的效果，在保證良好的抑煙效果的同時，可以有效降低了複合阻燃劑的 填充量。整個製備過程沒有廢物排放，反應流程簡單易控制。本發明在製造成本、產品性能 和環境友好等方面都展現出顯著的競爭優勢和利潤空間。
具體實施例方式以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施例。
實施例1 取1000 8000目氫氧化鎂粉體10kg， 30g六偏磷酸鈉，溶劑取含兩個碳的醇與水 比為1 : 1 1 : 5的混合液40L，加入反應器中，保持150r/min攪拌轉速加熱到6(TC並 保溫lh ;過濾，將濾餅置於反應器中，加入質量比例為1 : 2的磷酸的醇溶液9kg，進行混合 攪拌15min，再加入具有十二個碳的含氮化合物1. 5kg，持續攪拌反應20min，反應完成後將 產品乾燥即可得到蓬鬆的複合阻燃劑產品。利用製備的複合阻燃劑應用於EVA和POE塑料 中，測得基本參數與無滷阻燃電纜料標準比較數據見表一，說明複合阻燃劑符合國家相應 的標準要求。表一複合阻燃劑產品在EVA和POE中的應用性能參數
塑料基體種類POEEVA無滷阻燃電纜料標準
試樣改性粉含量/%4040-
拉伸強度/MPa21. 2110. 030
斷裂伸長率/%810719》150
阻燃級別UL94-V0UL94-V0UL94-V0
權利要求
一種氮磷鎂複合阻燃劑的製備方法，其技術特徵在於鎂系化合物、表面活化助劑、含磷化合物、含氮化合物、溶劑的種類和配方如下鎂系化合物在粒度為1000～8000目的水鎂石、氫氧化鎂、鹼式碳酸鎂和鹼式硫酸鎂中選取，是它們中的一種或兩種以上；表面活化助劑在六偏磷酸鈉、氟化鈉和十二烷基磺酸鈉中選取，是它們中的一種或兩種以上；溶劑在水、C1～C4醇中選取，是它們中的一種或兩種以上；含磷化合物在磷酸、多聚磷酸、次亞磷酸和磷酸鎂中選取，是它們中的一種或兩種以上；含氮化合物分子式為CxH2x+3N1、CyH2y+2N2、CzH2z+4N2，其中x＝6～18；y＝6～18；z＝6～18，選取其中的一種或兩種以上；表面活化助劑用量為鎂系化合物質量的1‰～5‰；鎂系化合物、含磷化合物和含氮化合物之間的質量比例為100∶5～30∶5～25；鎂系化合物與反應溶劑的固液質量比為1∶1～10；製備的工藝流程如下步驟1.將鎂系化合物、表面活化助劑和溶劑按固液質量比製成漿料，以100r/min～1000r/min攪拌轉速和40～90℃活化溫度，活化10～100min，過濾回收濾液循環使用，濾餅備用；步驟2.將步驟1得到的濾餅與溶劑按固液質量比1∶1～10製成漿料，持續保持100r/min～1000r/min攪拌轉速，加入含磷化合物原料，控制反應溫度20～120℃繼續反應0.1～1h；步驟3.在步驟2反應後的漿料加入含氮化合物，控制反應溫度20～120℃，持續攪拌0.1～2h，過濾回收濾液並循環使用，濾餅乾燥即得到蓬鬆的複合阻燃劑產品。
全文摘要
本發明屬於有機-無機複合阻燃劑技術領域，涉及到一種氮磷鎂複合阻燃劑的製備技術。其特徵在於以微米級鎂系化合物為原料，在表面活化助劑的作用下使其表面活化，再按照一定的順序和配方比例加入具有阻燃效用的含磷化合物和含氮化合物混合均勻並反應完全，輔以過濾和乾燥，得到氮磷鎂複合阻燃劑產品。製備的複合阻燃劑中的氮磷鎂元素可產生協同阻燃的效果，在保證良好的抑煙效果的同時，可以有效降低了複合阻燃劑的填充量。整個製備過程沒有廢物排放，反應流程簡單易控制。本發明在製造成本、產品性能和環境友好等方面都展現出顯著的競爭優勢和利潤空間。
文檔編號C08K13/02GK101792674SQ20101012731
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者葉俊偉, 寧桂玲, 龐洪昌, 林 源, 王雪松, 貢衛濤 申請人:大連理工大學