[发明专利]纳米复合微球阻燃剂的制备及其在塑料中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及发泡材料助剂领域，尤其涉及一种纳米复合微球阻燃剂的制备及其在塑料中的应用。

背景技术

随着工业的不断发展，塑料得到越来越广泛的应用。聚乙烯、聚丙烯、PTT聚酯、ABS等等大量使用在节水灌溉、建筑、室内装潢、家具、电力、运输等行业。但是塑料中的碳、氢两种元素含量很高，所以极容易燃烧，因而限制了塑料的使用。一般使用塑料时都需进行阻燃处理。目前阻燃主要以外添加阻燃剂为主。采用外添加阻燃剂方式对材料进行阻燃处理，其阻燃效率高，技术成熟，价格便宜，但常用的阻燃剂都存在一定的缺陷，如氢氧化镁、氢氧化铝，阻燃效果一般，使用量大，再或者锑系阻燃剂，其阻燃效果比较理想，但是一般在用作阻燃剂都是与其他的卤系阻燃剂协同作用才能产生较好的效果，燃烧时，塑料受热释放出含卤烟气，具有毒性，会危害人体的健康，甚至造成人员死亡；阻燃剂添加量大，对材料本身的后期加工也影响较大，且普通阻燃剂易析出不能长久保持阻燃性，缩短了使用寿命。

目前纳米材料的应用技术也越来越成熟，如何利用纳米颗粒的表面效应、小尺寸效应与普通阻燃剂复合后产生特有的协调作用从而达到应用与塑料制备时阻燃无害的效果值得研究。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提出了纳米复合微球阻燃剂的制备及其在塑料中的应用，阻燃效果较佳，且避免了燃烧时大量烟雾和有害气体的释放，环保实用。

技术方案：为达以上目的，本发明采取以下技术方案：纳米复合微球阻燃剂的制备，包括如下步骤：

(1)纳米氧化镁薄膜制备：将六水硝酸镁溶于无水乙醇，加入胶棉液搅拌，硝酸镁、胶棉液质量比为1:8，用甩胶法制膜，制膜完成后在500-600℃下快速热处理3-6min；

(2)将氢氧化铝、硅藻土置入超临界反应釜装置中，通入大气，调节pH为7-8，温度为200-300℃，压力为15个大气压，反应15-25min后打开泄压口将压力降为常压后，加入步骤(1)制备的纳米氧化镁薄膜，升温至700-800℃，继续处理1-2h，最后得到纳米氧化镁·氢氧化铝·硅藻土复合混合物；

(3)将纳米氧化镁·氢氧化铝·硅藻土复合混合物采用纳米粒子表面引发光聚合的方法制备成纳米包覆复合微球的纳米复合微球阻燃剂。

更为优选的，所述氢氧化铝、硅藻土、纳米氧化镁的质量比为1:5:3。

本发明还公开了上述纳米复合微球阻燃剂的应用，用于塑料的制备，其制备方法具体为将基料、树脂类、填料、纳米复合微球阻燃剂、交联剂、氧化钛粉末、润滑剂、胶粘剂、水经混料、开炼、挤出成型的工艺，得到所需塑料。

更为优选的，所述交联剂为二叔丁基过氧化物和三乙酸乙酯的混合物。

更进一步的，所述交联剂为二叔丁基过氧化物和三乙酸乙酯质量比为3:1的混合物。

更为优选的，所述纳米复合微球阻燃剂的添加量以重量计算为总量的3％-5％。

有益效果：本发明提供的一种纳米复合微球阻燃剂的制备及其在塑料中的应用，利用纳米氧化镁薄膜、氢氧化铝、硅藻土在碱性条件下在超临界反应釜中通过反应以及高温处理制备成纳米复合混合物，最后采用纳米粒子表面引发光聚合的方法制备成纳米包覆复合微球的纳米复合微球阻燃剂，制备过程中避免了卤系阻燃剂的使用，设计了纳米氧化镁、氢氧化铝以及硅藻土三者的阻燃协同作用，有效增强了复合阻燃剂的阻燃性能，应用到塑料的制备中去，制备的塑料具备优异的阻燃性能，且燃烧时无烟五毒，环保无害，实用价值显著。

具体实施方式

实施例1：

纳米复合微球阻燃剂的制备，包括如下步骤：

(1)纳米氧化镁薄膜制备：将六水硝酸镁溶于无水乙醇，加入胶棉液搅拌，硝酸镁、胶棉液质量比为1:8，用甩胶法制膜，制膜完成后在500℃下快速热处理3min；

(2)将氢氧化铝、硅藻土置入超临界反应釜装置中，通入大气，调节pH为7-8，温度为200℃，压力为15个大气压，反应15min后打开泄压口将压力降为常压后，加入步骤(1)制备的纳米氧化镁薄膜，升温至700℃，继续处理1h，最后得到纳米氧化镁·氢氧化铝·硅藻土复合混合物；所述氢氧化铝、硅藻土、纳米氧化镁的质量比为1:5:3；

(3)将纳米氧化镁·氢氧化铝·硅藻土复合混合物采用纳米粒子表面引发光聚合的方法制备成纳米包覆复合微球的纳米复合微球阻燃剂。

实施例2：

纳米复合微球阻燃剂的制备，包括如下步骤：