[发明专利]一种耐水性无卤膨胀型阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机聚合物的阻燃助剂领域，具体涉及一种耐水性无卤膨胀型阻燃剂的制备方法，该阻燃剂可直接应用于有机聚合物的阻燃。

背景技术

无卤膨胀型阻燃剂具有低毒、低烟、阻燃效率高等特点，符合绿色环保的发展趋势，可广泛应用于阻燃塑料、涂料、织物等领域。无卤膨胀型阻燃剂一般由酸源、气源、炭源组成，在受热时，酸源会催化炭源及有机聚合物碎片环化交联，形成难燃的碳化物，气源分解产生大量气体，使碳化物发泡形成膨胀碳层，阻隔氧气与热量达到阻燃效果。实际应用中酸源主要是多聚磷酸盐类物质，其中聚磷酸铵以较高的磷、氮含量(理论磷含量为31％，理论氮含量为14％)，具有优异的阻燃效率，是最重要的酸源物质，应用最广。

但是，由于聚磷酸铵在水中的溶解度较大，耐高温高湿性能差，在潮湿或者接触水的环境中使用时，聚磷酸铵有水解析出的问题，限制了其在很多方面的应用。对于这个缺点，目前多采用包覆的方法进行改善，包覆材料有密胺甲醛树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。但是目前所使用的包覆方法都是使用溶剂作为载体，包覆结束后再除去溶剂。以有机溶剂作为载体时，不可避免地会产生大量的有机溶剂挥发，会污染环境危害人体健康。以水作为溶剂时，由于聚磷酸铵具有较大的水溶性，在包覆过程中会产生很多损失，而且水会使聚磷酸铵的聚合度降低，进而降低其热稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种耐水性优异的无卤膨胀型阻燃剂及其制备方法。该阻燃剂以聚磷酸铵为酸源、气源，三嗪交联聚合物为炭源，三嗪交联聚合物包覆在聚磷酸铵表面，阻隔聚磷酸铵与外界水汽的接触，减少聚磷酸铵在使用中产生水解析出的风险。该阻燃剂的制备工艺简单，不需要使用溶剂，避免了有机溶剂的排放，以及溶剂对聚磷酸铵稳定性的影响。另外三嗪交联聚合物为有机物，在有机聚合物中使用时，其与有机聚合物的相容性远好于无机的聚磷酸铵，降低了无卤膨胀型阻燃剂对有机聚合物力学性能的不良影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种耐水性无卤膨胀型阻燃剂，其特征在于，由三嗪类交联聚合物作为包覆层，包覆聚磷酸铵而制备得到，其中所述三嗪类交联聚合物作为炭源，聚磷酸铵作为酸源和气源，构成拥有完整酸源、气源、炭源三元一体的无卤膨胀型阻燃剂。

上述的一种耐水性无卤膨胀型阻燃剂，其特征在于，所述三嗪类交联聚合物通过异氰尿酸三缩水甘油酯与多胺类化合物通过交联聚合制成。

另外，本发明还提供了制备上述的耐水性无卤膨胀型阻燃剂的具体方法，包括以下步骤：

步骤一、将异氰尿酸三缩水甘油酯和多胺类化合物混合后，在110℃～130℃氮气保护下反应0.5h～2h，使反应物产生一定的预聚，得到熔融的预聚物，所述熔融的预聚物呈很稀的流动状态；所述多胺类化合物为三聚氰胺、异氰尿酸、双氰氨、己二酰二胺和十二烷二胺中的一种或两种；

步骤二、将聚磷酸铵加入到步骤一中得到的预聚物中，在140℃的条件下搅拌4h，使步骤一中得到的预聚物均匀包覆在聚磷酸铵表面；

步骤三、待步骤二中搅拌结束后，先升温至170℃反应2h，使包覆在聚磷酸铵表面的异氰尿酸三缩水甘油酯与多胺化合物缓慢聚合成交联状态，形成三嗪交联聚合物，再升温至190℃反应2h，使包覆层中未反应完的基团进一步反应完全，使交联层更致密，反应结束后得到耐水性无卤膨胀型阻燃剂。

上述的方法，其特征在于，步骤一中所述异氰尿酸三缩水甘油酯的环氧基的摩尔量与所述多胺类化合物的伯胺基和仲胺基的总摩尔量的比为1∶(1.5～2)。

上述的方法，其特征在于，步骤二中所述预聚物物与聚磷酸铵的质量比例为1∶3。

上述的方法，其特征在于，所述的耐水性无卤膨胀型阻燃剂，其制备过程是在捏合机或密炼机中实现的。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的耐水性无卤膨胀型阻燃剂以三嗪交联聚合物作为聚磷酸铵的包覆层，由于三嗪交联聚合物具有在水中不溶解不溶胀的三维网状交联结构和大量的疏水基团，大幅提高了聚磷酸铵的耐水性，该耐水性无卤膨胀型阻燃剂可用于在高湿环境使用的聚合物，且能长期保持阻燃效果。

2、本发明的耐水性无卤膨胀型阻燃剂中三嗪交联聚合物作为包覆层的同时也是一种高效的炭源，可以作为膨胀型阻燃剂的构成成分之一，与其他包覆材料不同，不会对阻燃剂的阻燃效果产生负面影响。