[发明专利]α-磷酸锆改性阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于工程塑料技术领域，公开了一种α‑磷酸锆改性阻燃剂及其制备方法和应用。该发明将有机基团插入磷酸锆(α‑ZrP)层间，通过球磨机械剥离成α‑磷酸锆片层。在MCA合成过程中加入α‑磷酸锆片层，α‑ZrP作协同增效剂组成α‑磷酸锆改性阻燃剂(MCA‑α‑ZrP)。通过熔融共混，将一定量的MCA‑α‑ZrP加入PA6中，得到阻燃PA6复合材料，阻燃剂MCA‑α‑ZrP在PA6中的添加量为6‑20％时，阻燃PA6达到UL‑94V‑0级，抗熔融滴落。能广泛应用于机械，电气等领域。

技术领域

本发明涉及功能性高分子新材料领域，尤其涉及一种α-磷酸锆改性阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

PA6具有优异的机械、电气、耐磨、耐油、耐溶剂和耐腐蚀性能，广泛应用于工业和日常生活。但由于PA6的极限氧指数不高、易燃烧，限制了其在阻燃要求高领域的应用。通常采用三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)提高PA6的阻燃性。MCA是三聚氰胺(ME)和氰尿酸(CA)通过氢键复合形成的大平面分子复合体，而起到气象阻燃的作用。但燃烧过程中在聚合物表面成炭量较低炭层松散，不能形成致密的保护层，降低了MCA的阻燃效率。且MCA阻燃PA6需要较高的填充量，而MCA在树脂中分散效果欠佳，严重影响了PA6材料的力学性能。

专利CN201310550306.x，利用硼酸锌改性MCA，使硼酸锌沉淀在生成的MCA的粒子表面，实现反应物在反应介质中有效分散，降低反应体系粘度，解决了传统合成工艺中搅拌困难。但硼酸锌属于无机阻燃剂，与树脂基体相容性较差，阻燃效率低，提高制品的阻燃性能的同时，其加工性能变差，力学性能大幅下降。

α-磷酸锆(α-ZrP)是一种新型多功能材料，具有层状结构，可插入客体分子形成复合材料，能改变主体或客体的化学性质和电学、光学、磁学性质。相对于其他层状纳米材料，α-ZrP具有一些独特的优势，如层间距可调和易于插层。此外，许多报道表明α-ZrP也能够催化高分子复合材料表面成炭和石墨化。

发明内容

针对现有阻燃剂存在成炭质量不佳、炭层松散、阻燃效率低的问题，本发明目的是提供一种无卤、成炭性好、阻燃效率高的α-磷酸锆改性阻燃剂及其制备方法和应用。

本发明公开了一种MCA阻燃剂，其特征在于所述的MCA阻燃剂以α-磷酸锆片层改性。

本发明还公开一种制备所述MCA阻燃剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将有机介质插入磷酸锆层间，通过球磨机械剥离成α-磷酸锆片层。球磨过程为将α-ZrP加入有机介质中，超声仪超声30min，放在球磨机里球磨(转速300-2000转/分，时间24h)，然后过滤，120度烘箱干燥；2)在MCA合成过程中加入α-磷酸锆片层，得到α-磷酸锆改性的MCA阻燃剂MCA-α-ZrP。

作为优选，所述的制备MCA阻燃剂的方法，其特征在于，步骤1)的有机介质为：异丙醇，甲胺，DMF等。

作为优选，所述的制备MCA阻燃剂的方法，其特征在于，步骤1)中还加入表面活性剂季铵盐等。

作为优选，所述的制备MCA阻燃剂的方法，其特征在于，步骤2)中先加入CA与α-磷酸锆片层搅拌，当反应温度达到80℃时加入ME，并在95℃持续搅拌反应2小时。

作为优选，所述的制备MCA阻燃剂的方法，其特征在于，所述的α-磷酸锆片层的加入量为MCA质量的3-60％。

本发明还公开一种阻燃PA6复合材料，其特征在于，包含所述的MCA阻燃剂。

本发明还公开一种制备所述阻燃PA6复合材料的方法，其特征在于，将所述的MCA-α-ZrP阻燃剂与PA6混合，采用熔融共混的方法制备阻燃PA6复合材料。

1、作为优选，所述的制备阻燃PA6复合材料的方法，其特征在于，所述的MCA阻燃剂与PA6混合前在120℃下干燥12h。