[发明专利]一种三聚氰胺改性木质素/氢氧化镁双重包覆红磷阻燃剂及其在PA6树脂中的应用

说明书

本发明公开了一种有机‑无机双重包覆红磷阻燃剂及其在PA6树脂中的应用，其属于高分子材料领域。本发明主要以木质素、醛、三聚氰胺、碱、镁盐、红磷、分散剂为原料，采用曼尼希反应和化学共沉淀法相结合制备三聚氰胺改性木质素/氢氧化镁双重包覆红磷阻燃剂。本发明有机‑无机双重包覆红磷阻燃剂能显著改善红磷和不稳定性和表面性质，提高其与高分子材料的相容性，所用木质素是可再生的生物质材料，价廉易得，且红磷、三聚氰胺改性木质素与氢氧化镁之间显示出良好的阻燃协同效应，该阻燃剂在PA6树脂中使用时具有良好的阻燃及抗熔滴作用。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种一种三聚氰胺改性木质素/氢氧化镁双重包覆红磷阻燃剂的制备方法及其在PA6树脂中的应用。

背景技术

PA6（尼龙6）作为世界范围内使用最为广泛的工程塑料，具有力学性能好、化学性质稳定、成型方便等优点。但是PA6树脂燃烧时热量释放多，容易产生有焰熔滴，造成火灾的蔓延，限制了PA6树脂的使用范围。因此寻找到一种既能抑制PA6树脂燃烧，又能阻止熔滴的阻燃剂具有十分重大的社会与经济效益，并能进一步拓宽PA6树脂的使用范围。

红磷阻燃剂属于无卤阻燃剂，具有很好的阻燃效果、良好的热稳定性、不易挥发、不产生腐蚀性气体、电绝缘性好、在应用过程中不溶解、熔点高、低毒、添加量少等优点。但当红磷以粉尘形式存在时容易爆炸，而且在高温环境下会反应生成有剧毒性质的磷化氢，这些都导致难以运载和储存，极大的限制了红磷的应用。因此，只有通过对红磷表面包覆后才能使其发挥更大的阻燃应用价值。按照包覆红磷基材的不同，红磷包覆可分为无机包覆法、有机包覆法及无机-有机包覆法三种。无机包覆法是以无机材料作为囊材包覆红磷，其在着火点、吸湿性和磷化氢发生量等方面都会有一定的改善，但在与树脂的相容性方面有所欠缺。有机包覆法是以有机高分子作为囊材包覆红磷，其优点是磷化氢发生量少、产品着火点高、与树脂相容性好，但吸湿性较强。有机-无机包覆法是通过有机和无机的方法对红磷进行双重包覆，可集中有机包覆和无机包覆的优点，又在一定程度上克服了两者的不足，是目前制备微胶囊化红磷较为理想的工艺。

本发明提出将三聚氰胺改性木质素和氢氧化镁作为囊材，红磷作为芯材，制备出一种有机-无机双重包覆红磷阻燃剂，既可有效利用木质素这种可再生资源和氢氧化镁这种无机阻燃剂来改善红磷的不稳定性和表面性质，且可以充分发挥红磷、三聚氰胺改性木质素与氢氧化镁之间良好的阻燃协同效应，可望在PA6树脂中应用并取得良好的阻燃及防熔滴效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机-无机双重包覆红磷阻燃剂的制备方法，所得阻燃剂具有热稳定性好、消烟、抗融滴、耐候性好、与高分子相容性好、阻燃效率高等特点，在PA6树脂中具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明以木质素、醛、三聚氰胺、碱、镁盐、红磷、分散剂为原料，采用曼尼希反应和化学共沉淀法相结合制备三聚氰胺改性木质素和氢氧化物双重包覆红磷阻燃剂。其工艺流程包括原料的配备、三聚氰胺改性木质素的合成和有机-无机双重包覆红磷阻燃剂的制备，具体如下：

（1）原料的配备：称取一定量的碱溶于去离子水中配制出一定浓度的碱溶液，然后按一定比例加入木质素进行溶解。

其中碱液OH^-浓度：2-10wt%，木质素与碱液OH^-的用量比为：20-100g/mol。

（2）三聚氰胺改性木质素的制备：三聚氰胺改性木质素采用曼尼希反应原理制备，具体步骤如下：将木质素的碱溶液倒入装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，将油浴升高到80-100℃，缓慢加入一定量醛，反应1-3h。然后缓慢加入一定配比的三聚氰胺，继续保温反应1-3h。其反应条件为：

醛与木质素的用量比为：0.05-0.5mol/10g；三聚氰胺与木质素的用量比为：6.3-25.2g/10g；气氛：空气，搅拌速度：200-400rpm。