[发明专利]一种氢氧化铝/氢氧化镁阻燃剂的改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂的制备方法，具体涉及一种表面改性氢氧化镁/氢氧化铝阻燃剂的制备方法。

背景技术

氢氧化铝/氢氧化镁是目前两种常用的无卤阻燃剂，具有价廉、高效抑烟等优点，在诸多场合，如电线电缆、涂层涂料等，得到广泛应用。但由于其表面能比较高，与高分子基体相容性比较差，目前常用偶联剂等对其进行表面处理，以改善氢氧化镁/氢氧化铝与高分子材料之间的相容性。偶联剂存在价格高；经过表面处理后的粉体堆积比重低，粉尘重；处理温度高，通常需要使用易燃易爆的有机溶剂，较难操作。采用高分子原位聚合，在粉体表面形成均匀致密的高分子包覆膜，可以有效提高氢氧化铝/氢氧化镁与基体高分子的相容性，并赋予改性的粉体阻燃剂以其他功能性特点，如增韧、增加两种不同高分子之间相容性等特点。目前原位聚合均采用湿法处理，即将粉体分散于水或其他溶剂中，而后将单体聚合于粉体表面，这些聚合过程通常要保温几个小时。这种处理方法存在有能耗高、后处理复杂、污染严重等问题。中国专利申请号为200510112398.9公开了一种改性非卤阻燃剂的制造方法，该申请文件中采用原位聚合法，其通过在高剪切的捏合机中放入非阻燃剂充分搅拌，然后加入聚合单体和引发剂，得到填充性的改性非卤阻燃剂，该方法具有不需溶剂，聚合时间短，生产效率高等特点，得到的改性阻燃剂具有堆积密度大，阻燃性能好，浓度高等特点。但是就吸附于粉体表面的自由基单体而言，由于粉体表面的高表面能，吸附于粉体表面的单体分子，有类似于“固定”于粉体表面的特点，这些单体的分子运动受到了粉体表面能的限制，很难进一步聚合，在自由基引发剂引发下，造成被包覆粉体与包覆材料间存在有一层薄薄的液层，不仅单体转化率不高而且得到的改性材料的机械性能也受到影响，并且这种包覆方法只能部分提高粉体与高分子材料的相容性，容易造成改性材料有异味、易发生未聚合小分子迁移等不良现象。

发明内容

本发明的目的在于克服以上以上处理方法的缺点，并提供一种高效、廉价、环境友好的氢氧化镁/氢氧化铝阻燃剂的表面处理方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术手段是：一种氢氧化铝/氢氧化镁阻燃剂的改性方法，是通过干法辐照原位聚合法，主要步骤是将可自由基聚合单体或者聚合物喷洒于氢氧化铝/氢氧化镁表面，得到一混合物，将该混合物密封包装后，在γ射线辐射源中辐射一定剂量后静置，实现场外聚合，得到以高分子薄膜包覆的改性氢氧化镁/氢氧化铝阻燃剂。

所述的可自由基聚合单体及聚合物可选用苯乙烯及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、马来酸酐及其衍生物中、马来酸酐共聚物、丙烯腈类及其衍生物、氯乙烯及其衍生物、乙烯醇及其衍生物、丁二烯类及其衍生物、丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯、醇酸树脂，环氧树脂中的一种或者两种以上混合。

所述的可自由基聚合单体总量与阻燃剂的质量比为1∶100。

所述的氢氧化镁、氢氧化铝微粉粒径为2～5μm。

所述的γ射线辐射源为Co-60辐射源。

所述的辐射剂量为10～25kGy。

本发明的氢氧化镁、氢氧化铝阻燃剂同现有其他原位聚合方法制备的改性氢氧化镁、氢氧化铝阻燃剂进行性能比较，包括与硅烷处理氢氧化铝/氢氧化镁以及与参照中南大学刘辉博士毕业论文(2007年)《原位聚合制备聚丙烯酸酯/氧化铝或金属铝复合粒子及性能研究》获得的原位聚合包覆的氢氧化铝/氢氧化镁(通过引发剂引发的原位聚合)作阻燃性能和力学性能作对比。该对比过程需要将产品加工成型。成型方法是将阻燃剂添加到EVA中，加入助剂，通过共混、熔融挤出、切粒、注塑工艺或双棍开炼、模压工艺加工成型，样品编号。其中阻燃性能测试是通过施焰来完成的，力学性能测试包括通过日本岛津AG-1型万能电子拉力试验机上按ASTM D638标准进行测试的拉伸强度和断裂伸长。

本发明采用干法辐照原位聚合法，由于γ射线的强穿透作用，可以在整个受辐照范围内，是聚合单体均匀的生成自由基，即使被“固定”于粉体表面的单体也可以转化成单体自由基，发生聚合反应，从而消除了粉体表面与包覆材料之间的液层，大幅度提高粉体与高分子基体的相容性，提高改性材料的机械性能。另外混合物在辐照一定剂量之后，可以在脱离辐照源，继续聚合反应，实现场外聚合，从而大大提高了单体的转化率，同时采用该方法改性阻燃剂不需要引发剂，节约了成本。此外场外聚合可以在室温下完成，可大幅度降低能耗，并可充分利用工业生产中不可避免存在的库存时间完成场外聚合。