[发明专利]溶胶改性法制备三聚氰胺氰尿酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于无卤阻燃材料制备领域，尤其涉及无卤阻燃剂改性及其制备领域，具体是溶胶改性法制备三聚氰胺氰尿酸盐的方法。

背景技术

三聚氰胺氰尿酸盐简称MCA，是上世纪80年代最先由日本开发的一种高氮含量阻燃剂，非常适合于尼龙、聚酰胺类的阻燃。其具有无卤、低毒、环保的优点。

MCA的工业制法主要有两种。一种是氰尿酸法，以三聚氰胺(MA)和氰尿酸(CA)为原料，在90℃-98℃下反应数小时，再经抽滤、干燥、破碎得到成品。另一种是尿素法，使用尿素、三聚氰胺为原料，通过尿素热解得到氰尿酸，在经过酸煮、水洗、干燥得到成品。然而，在MCA产品的使用过程中，由于MCA没有熔融状态，在基材中很难分散均匀，严重影响了其阻燃性能。因此需要对其初始粒径和晶体形貌加以控制，以改善其阻燃性能。

济南泰星精细化工有限公司在专利文献CN102585290A公开了“一种大粒径宽分布三聚氰胺氰尿酸盐的制备方法”，该方法制得的MCA产品粒径较大(15-100微米)，在基材中分散性较差，阻燃性能受到影响。

学位论文“改性三聚氰胺氰尿酸盐的合成及其阻燃聚酰胺6的研究”中，作者研究了一种硼酸锌微晶改性的MCA产品。该方法通过在MCA反应中生成“硼酸锌微晶隔绝”的封闭环境，得到了超细化和均匀分散的MCA产品。但是在该方法中，对硼酸锌前驱体的加入时间有严格要求，否则会严重影响MCA的产率。在实际生产中难以控制。

学位论文“尼龙6/改性MCA无卤阻燃材料的制备、结构与性能研究中”，作者研究了一种氧化石墨(烯)溶胶改性的MCA产品。该方法通过加入GO/OGO溶胶来实现对MCA原有的氢键结构的调控，得到了超细化和均匀分散的MCA产品。但是在该方法中，GO/OGO价格昂贵，在工业生产中经济利润难以保证。

发明内容

本发明通过溶胶体系在三聚氰胺氰尿酸的合成过程中，对MCA微晶生长进行调控。利用溶胶本身的特性，在MCA微晶的生长过程中，形成相对隔绝的封闭环境，从而调控MCA产品粒径和分散性，达到控制粒径的目的。本发明制备的产品粒径小，粒径分布均匀，分散性好，提高了阻燃剂与基体材料的相容性，不易析出，性能稳定，而且溶胶体系中的分散粒子作为阻燃协效剂与MCA均匀分散，不仅起到控制粒径的目的，而且可与MCA协效阻燃，提高了产品的阻燃性能。该方法制备过程简单，易操作，且原料价格低廉、成本较低适合规模化生产。

本发明的技术方案是：

溶胶改性法制备三聚氰胺氰尿酸盐的方法，其特征是，包括以下步骤：

在反应釜中，加入70-90份的水，将温度升到70-75℃，加入质量比为0.9-1.1:1的三聚氰胺和氰尿酸，搅拌均匀后加入10-30份溶胶，继续搅拌10-30min后将温度升到85-98℃，反应1-5h后停止反应，抽滤、干燥、得到三聚氰胺氰尿酸盐粉末。

优选的，所述溶胶为氢氧化铝溶胶、氢氧化镁溶胶、磷酸盐溶胶中的一种。

所述溶胶的制备方法为：

以可溶铝盐和氨水为原料，加入1‰-5‰的分散剂，在80-120℃反应1-2h，即可得到溶胶；

以可溶铝盐和磷酸为原料，用氨水调节PH为中性，加入1‰-5‰的分散剂，将温度升高到80-120℃反应1-2h，即可得到溶胶；

上述四种溶胶的制备方法还可以采用本领域通用制备方法制备。

其中，上述溶胶的制备方法中所述的分散剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基笨磺酸钠等中的一种或几种。

优选的，所述溶胶为氢氧化铝溶胶、磷酸盐溶胶中的一种。

优选的，所述溶胶中分散相粒子的浓度为0.1-0.5mol/L。

优选的，所述溶胶中分散相粒子的浓度为0.15～0.3mol/L。

分散相也称分散质，意思是被分散的物质。以溶胶分散体系为例，把直径为1-100nm的分散相粒子在分散介质里分散，并且分散相粒子与分散介质之间有明显物理分界面。

优选的，所述三聚氰胺氰尿酸盐粉末粒径范围为300nm-500nm。

本发明中，利用相应溶胶体系的微晶来限制三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)晶体的生长和分散。在溶胶体系中MCA的生长受到空间位阻的作用；同时部分溶胶体系分散粒子表面具有氢键，可以控制MCA微晶的生长方向。

本发明的有益效果为：