[发明专利]原位聚合分子自组装制备微胶囊包覆聚磷酸铵的方法

说明书

本发明公开了一种原位聚合分子自组装制备微胶囊包覆聚磷酸铵的方法，步骤为：将甲醛水溶液和三聚氰胺混合，调整混合物pH为8‑9后升温进行缩合反应；反应后降温，再加入水和聚磷酸铵，搅拌1‑2h，然后加入氰尿酸，升温进行原位聚合反应，对聚磷酸铵进行微胶囊包覆，反应后过滤、烘干，得微胶囊包覆聚磷酸铵。本发明工艺操作流程简单，聚磷酸铵包覆率高，大大降低了聚磷酸铵的水溶性，包覆后聚磷酸铵与聚合物材料具有更好的分散性与相容性，阻燃效果明显提高。此外，反应过程中反应釜内壁无聚磷酸铵和树脂的结壁现象，易于清理，提高了原料的利用率和反应釜的传热效率。

技术领域

本发明涉及一种聚磷酸铵的微胶囊化包覆方法，具体涉及一种通过原位聚合分子自组装技术制备微胶囊包覆聚磷酸铵的方法，属于材料技术领域。

背景技术

膨胀型无卤阻燃剂具有阻燃低烟、低毒、无腐蚀气体释放等优点，是最具发展前景的无卤阻燃剂，被誉为阻燃技术中的一次革命，成为近年来国内外研究的热点。聚磷酸铵作为膨胀型阻燃剂的主要成分之一，由于其含磷量高、含氮量大、热稳定性好，同时具有价格便宜、毒性较低、使用相对安全等优点，被广泛用作涂料、塑料、纤维、橡胶等的阻燃。但聚磷酸铵由于其自身的化学结构，吸湿性很强，易团聚，与聚合物材料的相容性差，在高温、高湿度的情况下极易向材料表面迁移而渗出，降低了材料的综合效能尤其是阻燃性能。聚磷酸铵的聚合度越高，水溶性越小，虽然高聚合度聚磷酸铵的水溶性得到了显著改善, 但温度较高时仍会因水解等散失有效成分。

为了降低聚磷酸铵的水溶性，提高热稳定性，改善与高分子基材的相容性，可对聚磷酸铵表面进行适当改性。目前较为常见的聚磷酸铵改性技术主要有偶联剂改性技术、表面活性剂改性技术、三聚氰胺改性技术以及微胶囊包覆技术等。其中，用硅烷偶联剂对聚磷酸铵表面进行改性，测试结果表明，改性后的聚磷酸铵粒子表面呈疏水性，在树脂中的分散性得到很大改善，但由于硅烷偶联剂本身价格较高且制备工艺较复杂，不适宜大规模产业化。利用表面活性剂处理聚磷酸铵颗粒表面后，可以改善聚磷酸铵与有机树脂的相容性和分散性，但不能改善其吸湿性。利用三聚氰胺进行表面改性也是近年来研究比较多的课题，较常见的是将一定量的三聚氰胺与聚磷酸铵混合加热，将三聚氰胺包覆在聚磷酸铵的表面，但三聚氰胺本身是极性的，仍然存在吸湿性问题。

微胶囊包覆技术是目前研究较多，应用面最广的一种技术。国外一些公司如克莱恩公司、孟山都公司及赫司特公司等上市产品均为微胶囊化聚磷酸铵产品。专利EP3531500用三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化制备密胺树脂包覆聚磷酸铵；专利US5321027和US5576391在甲醛溶液中用氨基树脂微胶囊化包覆聚磷酸铵；采用以上专利所公开的方法进行微胶囊化包覆时，普遍存在包覆率不易控制，包覆不完全的问题。专利DE2949537、DE3005252和DE3316880公开了用密胺-甲醛树脂或苯酚-甲醛树脂包覆、制备具有抗水解性能、稳定性优良的聚磷酸铵粉料的方法。与未经微胶囊包覆处理的聚磷酸铵相比，包覆后的聚磷酸铵水溶性明显降低，热稳定性提高，但是，采用以上专利所公开的方法进行微胶囊包覆处理时，反应釜内壁会出现大量聚磷酸铵和树脂的结壁现象，恶化反应釜传热。此外，采用此类方法得到的微胶囊包覆聚磷酸铵，粒径明显变粗，甚至有块状物形成，使用时需粉碎处理，造成微胶囊的破裂，稳定性下降。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种原位聚合分子自组装制备微胶囊包覆聚磷酸铵的方法，该方法以三聚氰胺、甲醛和氰尿酸反应形成的聚合物为壁材，对聚磷酸铵进行微胶囊包覆，条件温和、流程简单，便于工业化生产。

本发明以聚磷酸铵为囊芯，以三聚氰胺、甲醛和氰尿酸为聚合单体，在水相体系中通过原位聚合分子自组装技术制备微胶囊包覆聚磷酸铵，形成的微胶囊中聚磷酸铵为囊芯，三聚氰胺、甲醛和氰尿酸反应形成的聚合物为壁材，也可以称之为囊壁，该方法所用原料安全、易得，工艺操作流程简单，反应条件温和，对聚磷酸铵的包覆率高，可提高聚磷酸铵的稳定性，降低其水溶解性，改善其与高分子基材的相容性。