[发明专利]一种纳米材料原位改性的无卤高效阻燃阳离子乳液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米材料原位改性的无卤高效阻燃阳离子乳液，由原料经阳离子原位聚合得到；以100重量份的原料计，所述原料包括：水40‑60份；丙烯酸酯类单体25‑35份；五氧化二锑纳米水溶胶3‑15份；受阻胺自由基捕捉剂0.5‑5份；偶氮二异丁脒盐酸盐0.1‑1.5份；乳化剂0.1‑3份；阳离子淀粉分散液4‑7份；硅烷偶联剂0‑0.5。本发明还公开了该无卤高效阻燃阳离子乳液的制备方法。本发明的无卤高效阻燃阳离子乳液为五氧化二锑纳米溶胶和受阻胺自由基捕捉剂相协同的阻燃体系以纳米尺度有效分布于丙烯酸酯类聚合物乳胶粒表面或内部，其阻燃效果非常高效，并且该乳液不含卤素，绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料原位改性的无卤高效阻燃阳离子乳液及其制备方法，尤其涉及一种纳米材料原位改性的无卤高效阻燃阳离子乳液及其制备方法。

背景技术

当前，在选择聚合物材料时，其阻燃性能已经成为必须考虑的主要因素之一，也同时突显高分子材料阻燃技术发展的迫切性。但这些年来，无卤、高效的环保水性体系阻燃高分子材料技术报道不多，其中能具备高阻燃性、高性价比且能工业化推广的技术更如凤毛麟角。

长期以来，受阻胺一直作为光稳定剂应用于聚烯烃。受阻胺类光稳定剂(HinderedAmine Light Stablizer，简称HALS)属于自由基捕捉剂，自70年代问世以来，已成为当今性能最优异的光稳定剂之一。目前，其应用已涵盖聚烯烃农膜、高分子涂料等领域，成为光稳定剂的主流产品。近年来发现其中的N-取代烷氧基受阻胺除具有优异的光稳定性外，本身也是一种高效阻燃剂。

受阻胺是一类具有空间位阻效应的含氮六元杂环化合物，主要为哌啶衍生物，其化学结构通式为：

其中，R为H、取代烷基或取代烷氧基；A为连接哌啶基的辅助基团。N-取代烷氧基类受阻胺其化学结构通式为：

一般来说，仅有N-取代烷氧基类受阻胺(NORs)才具有阻燃特性。NORs作为阻燃剂或阻燃协效剂的阻燃机理，近年来相继得到Kaprinidis，Mamey等的研究。目前公认的NORs阻燃机理其在热分解时形成了烷基、烷氧、氮氧、哌啶氮等自由基，干扰和抑制了燃烧过程中自由基的产生。在溴系阻燃体系中，上述自由基会和溴系阻燃剂作用，使起阻燃作用的Br·更容易释放，增强了溴系阻燃剂的阻燃性能。在磷系阻燃体系中，NORs与阻燃剂、聚合物之间的自由基反应加速了体系凝聚相中的反应，从而提升了阻燃效率。此外，在聚合物燃烧的同时，大量挥发性的燃烧产物形成并燃烧释放热量，这些热量又会回馈到聚合物体系中以延长燃烧时间，而NORs的热分解及随后产生的自由基可以显著地减少回馈的热量，从而增加聚合物的阻燃性能。此阻燃剂主要是通过阻隔降温及捕捉活化自由基的方式来实现阻燃。

一般，受阻胺自由基捕捉剂都采用熔融混合或在高分子熔体中剪切分散的方法改性高分子聚合物的抗老化或阻燃性能。由于受阻胺自由基捕捉剂具有捕捉和湮灭自由基的功效，采用普通阴离子乳液聚合或氧化还原引发乳液聚合时，具有明显的阻聚现象，所以未见受阻胺在原位乳液聚合中运用的报道。

阳离子聚合乳液(Cationic Polymer Emalsion)是指采用阳离子型乳化剂或带有阳电荷的单体制得的均聚或共聚乳液，这里的阳离子乳液要与聚合反应原理中用阳离子引发的用阳离子活性中心进行链增长的阳离子聚合反应区别。它的基本特征是乳胶粒表面或聚合物本身带正电荷，它不仅对正负电荷具有良好的平衡性能，同时具有杀菌、滑爽的作用。

目前，大部分无卤阻燃剂的阻燃效果不理想，阻燃材料中阻燃剂含量＜20％时，很难满足B1级难燃材料的要求。同时，一般不溶于水的阻燃剂，很难在胶乳中长时间稳定悬浮；而亲水阻燃剂则严重影响聚合物成膜后的耐水性能。

发明内容