[发明专利]聚氯乙烯材料用纳米化包覆改性复合阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了聚氯乙烯材料用纳米化包覆改性复合阻燃剂及其制备方法；该制备方法先制备纳米化聚磷酸铵分散液：将去离子水、乳化分散剂、表面活化剂与高分子型超分散剂高速混合，再加入聚磷酸铵和非卤素阻燃剂，乳化处理，在乳化液中加入表面处理剂混合均匀，剪切分散，将非卤素阻燃剂进行解聚为纳米尺寸的无机纳米阻燃剂，和纳米级别的聚磷酸铵超细颗粒一起分散形成纳米混合悬浮液；然后将纳米混合悬浮液与包覆剂混合，在高速搅拌机上进行搅拌混合均匀，制得纳米分散悬浮乳胶；干燥，得产物。本发明方法工艺步骤简单，可操作性强，制备成本低，所制备的PVC制品具有优异的阻燃性能、抑烟性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂，具体的说涉及一种用于聚氯乙烯(PVC)材料阻燃的纳米化聚磷酸铵包覆改性复合阻燃剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)材料是最为常用的一种高分子材料，PVC塑料具有耐腐蚀、电绝缘、隔热、耐候及阻燃的重要特性，作为建筑材料，如板壁、地砖、门窗、天花板、平面板、瓦楞板、导管、电线槽管等领域得到广泛的应用，由于受到国家政策支持，近年发展迅速。但是，PVC在燃烧过程中产生大量的烟雾和有害气体，又引起人们对环境污染和环境保护的关注。国家标准规定PVC塑料要达到难燃B₁级，即氧指数≥32，水平燃烧Ⅰ级，SDR≤75。众所周知，硬PVC自身具有自熄性，前两项指标已不成问题，唯有SDR达不到要求，因此研究硬PVC的消烟成了目前的热点。

因此一般都需要在PVC材料基体中加入阻燃抑烟剂进行阻燃处理。聚磷酸铵(APP)是近20年来国内外迅速发展起来的一种高效无卤阻燃剂，主要用于PVC材料的阻燃。聚磷酸铵(APP)中的磷及氮含量高，热稳定性好，对PVC材料的阻燃性能持久，毒性低且抑烟效果好，具有很好的应用前景。但是作为无机阻燃剂在实际应用过程中，聚磷酸铵最大的缺点在于其与PVC材料的相容性较差，所需添加量大，且聚磷酸铵具有亲水性，容易吸潮团聚，在PVC材料中不能均匀分散，从而影响其阻燃性能的发挥；另外聚磷酸铵容易从PVC材料制品内部逸出，或发生吸潮、分解等，也导致其阻燃性能大大降低，甚至起不到阻燃的作用，这些缺点使得聚磷酸铵在实际应用中受到较多限制。目前对于提高聚磷酸铵的稳定性及与PVC材料的相容性并降低其水溶性的方法，主要采用三聚氰胺甲醛树脂包覆、微胶囊处理、有机硅改性等方法。

中国发明专利申请CN101760049A涉及一种核壳型二氧化硅包覆聚磷酸铵的制备方法，将聚磷酸铵搅拌分散到乙醇水溶液中，加入硅酸醋乙醇溶液，再加入碱液调节溶液的pH值，然后在室温下充分反应得到的浆料；接着在浆料中加入偶联剂进行表面处理，经过滤、洗涤、干燥，得到二氧化硅包覆的聚磷酸铵。该聚磷酸铵阻燃剂一方面利用硅、磷元素协同阻燃作用，增强阻燃效果，减少用量，从而降低聚磷酸铵阻燃剂对制品性能的不良影响；另一方面利用二氧化硅优异的疏水性、耐热性、高强度性等，进一步解决了APP的渗透迁移、影响制品强度及耐热性不足等问题。

中国发明专利申请CN102432920A公开了一种耐高温核壳结构型阻燃剂及其制备方法与应用。该阻燃剂是以聚甲基苯基硅氧烷改性环氧树脂为囊材、以聚磷酸铵为囊芯，通过将双酚A型环氧树脂、聚甲基苯基硅氧烷和催化剂混合，经反应得到聚甲基苯基硅氧烷改性环氧树脂，接着在悬浮于分散剂中的聚磷酸铵粉粒中，加入聚甲基苯基硅氧烷改性环氧树脂和固化剂，经搅拌反应、降温、抽滤和干燥等处理过程，得到耐高温核壳结构型阻燃剂。该阻燃剂具有较好的相容性、阻燃与耐水性能；同时，囊材和囊芯具有阻燃协效作用。由于增大了反应面积，与未包裹的复配阻燃体系相比，微胶囊化膨胀型阻燃剂具有更高的阻燃效率。