[发明专利]核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚磷酸铵的制备方法，具体的说，涉及一种核壳型二 氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法。

背景技术

众所周知，聚磷酸铵(APP)是以磷、氮为主要成分的膨胀型环保无机阻 燃剂，具有良好的低毒、低烟、高效阻燃等性能，被广泛应用于涂料、塑 料、橡胶以及纤维制品，应用领域十分广泛。但由于聚磷酸铵是无机材料， 而应用的场合一般都是有机高分子，另外聚磷酸铵在水中有一定的溶解度， 并且还会发生水解，这就造成在使用中存在诸多不足之处，如：与某些材 料的相容性差，有渗透、迁移、吸湿等现象；降低阻燃制品强度以及耐热 性等。因此，人们采取了各种手段对APP进行改性，其中主要有两种改性 方法：提高APP聚合度和APP微胶囊化，并且取得了不错的改性效果。但 在要求比较高的应用场合，上述改性方法仍不能完全满足要求，仍然存在 诸多缺陷，如：由高聚合度APP组成的环保阻燃涂层剂制成阻燃涂层织物 时，存在APP迁移所造成的“霜化”及强度不足等问题。

申请号为200810033368的中国发明专利公开了一种核壳型二氧化硅包 覆纳米碳酸钙的制备方法，依次包括如下步骤：在碳酸钙悬浮液浆料中，加 入硅酸盐，然后采用乳化泵进行搅拌混合，同时通入含有CO₂的窑气进行碳 化，继续碳化至PH为6.5～7.0；加热至60～90℃，加入包覆剂进行包覆处 理；包覆后的浆料过滤、滤饼烘干，即获得产品。该发明在纳米碳酸钙的表 面，包覆一层经水解析出的硅溶胶，从而改善纳米碳酸钙的耐酸性，然后再 进行偶联剂和有机酸表面处理，改善了产品在聚合物中的分散性。但该发明 所用的二氧化硅包覆方法并不适于聚磷酸铵的包覆，因此为了解决APP迁 移所造成的“霜化”及强度不足的问题，需要摸索一个行之有效的聚磷酸 铵包覆方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法， 以降低APP在水中的溶解度，水溶性由包覆前的0.5g/100ml水降低到 0.1g/100ml水以下，从而提高APP与有机高分子材料的相容性。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法，其特征在于依次包括 如下步骤：

(1)将聚磷酸铵搅拌分散到乙醇水溶液中；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入碱液调节溶液的pH值在9～12范 围内，再加入硅酸酯乙醇溶液，使硅酸酯与聚磷酸铵的质量比为0.05～10∶ 1，然后在室温下充分反应；

(3)向步骤(2)得到的浆料中加入偶联剂进行表面处理，然后过滤、 洗涤、干燥，得到二氧化硅包覆的聚磷酸铵。

本发明提供的核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法，首先将聚磷 酸铵加入到乙醇水溶液中，剧烈搅拌至完全均匀分散，用氨水或磷酸铵等 碱液将pH值调到9～12，然后加入硅酸酯，使硅酸酯生成二氧化硅凝胶， 由于二氧化硅凝胶带负电，它就吸附到了带正电的聚磷酸铵粒子表面，从 而使聚磷酸铵得到包覆，最后再加入钛酸酯等偶联剂进行表面处理，以改 善产品在聚合物中的兼容性和分散性。包覆后的浆料经过滤，乙醇洗涤， 滤饼烘干即获得产品，最终制得一种亚微观状态下核壳结构的硅/磷包覆 的具有协同作用的聚磷酸铵阻燃剂。该聚磷酸铵阻燃剂一方面利用硅、磷 元素协同阻燃作用，增强阻燃效果，减少用量，从而降低APP的负面影响； 另一方面利用二氧化硅优异的疏水性、耐热性、高强度性等，进一步解决 了APP的渗透迁移、影响制品强度及耐热性不足等问题。本发明得到的硅 /磷包覆的具有协同作用的聚磷酸铵阻燃剂可作为阻燃涂层剂使用。

作为优选，所述的硅酸酯为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯或 正硅酸丁酯。所述的偶联剂包括钛酸酯偶联剂、水溶性硼酸酯偶联剂、磷 酸酯偶联剂或水溶性蛰合型磷酸酯钛偶联剂，均为市售产品。

上述制备方法的一个较为优选的方案如下：

(1)将聚磷酸铵搅拌分散到乙醇水溶液中，使溶液中聚磷酸铵的质量 浓度为5％～40％；所述的乙醇水溶液中，乙醇的体积百分含量为1％～99％；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入氨水调节溶液的pH值为9～12， 再加入摩尔浓度0.01～5mol/L的硅酸酯乙醇溶液，使硅酸酯与聚磷酸铵的 质量比为0.05～10∶1，然后在室温下充分反应；