[发明专利]一种高耐热、高抑烟的阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂及其制备方法，具体说，是涉及一种高耐热、高抑烟的阻燃剂及其制备方法，属于无卤阻燃剂技术领域。

背景技术

目前，化工阻燃剂领域中，应用较多的是卤系阻燃剂，这类阻燃剂的阻燃效果虽然很好，但在燃烧时会产生大量有毒气体，现已被限制使用。

无卤阻燃剂因其具有安全、抑烟、无毒、价廉等优点已吸引了众多研究者的目光。无卤阻燃剂的研究主要有三个方向：1)无机阻燃剂，主要包括氢氧化镁、氢氧化铝等金属氢氧化物，由于氢氧化镁、氢氧化铝具有填充剂、阻燃剂、发烟抑制剂等功能，被认为无公害阻燃剂。但是这些无机阻燃剂需要较高的添加量才能获得好的阻燃性，从而使聚合物的力学性能大大降低；2)含氮磷系的无卤膨胀型阻燃剂，此类阻燃剂不含卤素，在含这类阻燃剂的高聚物受热时，表面能够生成一层均匀的泡沫层，能起到隔热、隔氧、抑烟作用，但是无卤膨胀型阻燃剂合成过程相对复杂，且制备过程会给环境带来污染；3)层状硅酸盐纳米阻燃剂，这类阻燃剂被国外学者认为是一种新型的、革命性的阻燃材料；层状硅酸盐纳米阻燃剂在提高材料阻燃性能的同时不仅不会损害材料的力学性能，燃烧过程中也不会产生有毒气体，并且用量小、成本低、阻燃效能高、发烟量少、环保等特点，所以研究者尝试使用硅酸盐纳米复合聚合物作为阻燃材料，但是硅酸盐阻燃剂在使用过程中存在与高分子材料（如塑料、橡胶等）的相容性不好，所以研究者对层状硅酸盐做了有机改性，其中一个方法是将含氮磷系的树枝状阻燃剂插层进层状硅酸盐纳米阻燃剂，获得一种混合型阻燃剂，通过含氮磷系的树枝形型阻燃剂增加体系内各个组分的相容性。

虽然含磷氮的树枝状聚合物具有的纳米结构和较好的相容性及阻燃性强等优异性能，具有无毒、阻燃和耐热等优点，可在塑料、橡胶等材料中获得应用。但值得关注的是高分子材料在燃烧过程中会产生大量有毒气体及烟雾。因此，阻燃技术的研究中还应考虑抑烟、减毒等问题，以及如何改善层状硅酸盐和聚合物之间较差的相容性、耐热温度不高等技术瓶颈，将对层状硅酸盐类阻燃剂的广泛应用极为关键。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种高耐热、高抑烟的阻燃剂及其制备方法，以满足阻燃剂的使用要求。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高耐热、高抑烟的阻燃剂，是首先通过季铵盐对无机蒙脱土进行有机化改性，然后通过改性得到的有机蒙脱土对端氨基聚酰胺-胺型三聚膦腈树枝状大分子进行端基改性处理而得。

所述的季铵盐可以为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基二甲基丁基溴化铵；优选为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。

一种本发明所述的高耐热、高抑烟的阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

a)将无机蒙脱土加入去离子水中，配制成悬浮液；

b)在60～80℃，将季铵盐加入步骤a)配制的悬浮液中，保温反应5～7小时，过滤，用去离子水洗涤滤饼至无Cl-存在，干燥，即得改性的有机蒙脱土；

c)在N₂保护下、于50～60℃下，将步骤b)得到的有机蒙脱土加入端氨基聚酰胺-胺型三聚膦腈树枝状大分子的甲醇水溶液中，恒温反应7～9小时，过滤，收集的固体即为所述的高耐热、高抑烟的阻燃剂。

作为一种优选方案，步骤a)所述悬浮液中的无机蒙脱土所占的质量分数为5～15%。

作为一种优选方案，步骤b)中的季铵盐与无机蒙脱土的质量比为1:1.5～1.2。

作为一种优选方案，步骤c)中所述的端氨基聚酰胺-胺型三聚膦腈树枝状大分子的代数为G1代至G3代中的任意一种。

作为一种优选方案，步骤c)中所述的端氨基聚酰胺-胺型三聚膦腈树枝状大分子的甲醇水溶液中，甲醇所占的体积分数为40～70%，端氨基聚酰胺-胺型三聚膦腈树枝状大分子所占的质量分数为15～25%。

作为一种优选方案，步骤c)中的有机蒙脱土与端氨基聚酰胺-胺型三聚膦腈树枝状大分子的摩尔比为4:1～8:1。

本发明中所述的端氨基聚酰胺-胺型三聚膦腈树枝状大分子为已知聚合物，其制备方法和结构及性能可详见文献：关丽娟，多功能化多层次三聚磷腈核树枝状大分子的合成、结构与性能研究（38～42），北京化工大学硕士论文。

由于聚磷腈的树枝形聚合物，是一类以氮磷双键交替排列为主链的线型或环状的聚合物，其性质介于无机化合物、有机化合物和高分子化合物之间，有“无机橡胶”之称，它具有高度热稳定性、抑烟性、化学稳定性和耐辐射性，在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。