[发明专利]一种氢氧化铝与蒙脱土纳米复合阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氢氧化铝与蒙脱土纳米复合阻燃剂及其制备方法，属于纳米材料技术领域。本发明的氢氧化铝与蒙脱土纳米复合阻燃剂，是由氢氧化铝与蒙脱土以机械化学法制备而成；在氢氧化铝与蒙脱土混合球磨的过程中，形成了稳定的氢氧化铝‑蒙脱土复合颗粒，被剥离的蒙脱土片层附着在氢氧化铝颗粒表面上，使得蒙脱土在氢氧化铝粉体中以纳米尺度的片层结构均匀分散，避免蒙脱土片层重新堆叠，为阻燃剂在聚合物中的进一步应用以及聚合物纳米复合阻燃剂的制备奠定基础。

技术领域

本发明涉及一种氢氧化铝与蒙脱土纳米复合阻燃剂及其制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

蒙脱土(montmorillonite,MMT)是一种典型的纳米层状硅酸盐，其储量大、应用成本低，并且具备纳米特性，因此被广泛应用于各个领域。当蒙脱土与聚合物制备得到聚合物/蒙脱土纳米复合材料时，能够提高复合材料的机械性能、气质阻隔性能、阻燃性能，然而仅当蒙脱土在聚合物中达到纳米尺度的良好分散时才能发挥上述有益作用。蒙脱土层间的大量无机阳离子使其表现为亲水疏油性，在聚合物基体中难以达到理想的分散效果，通常的解决办法为有机改性处理，但有机化蒙脱土对复合材料阻燃性能的负面影响有时不可忽视。

尽管聚合物/蒙脱土纳米复合材料的热稳定性、成炭性已经得到明显改善，但自熄性依然较差，不能达到理想的UL-94燃烧级别，因此目前对于聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究都侧重将蒙脱土与其他阻燃剂复配使用，以达到更好的阻燃效果。

氢氧化铝(Aluminium hydroxide,ATH)是典型的无机填充型阻燃剂，资源丰富，价格低廉，环境友好，且具有阻燃、消烟、填充等作用，被广泛应用于阻燃材料。其阻燃机理为冷阱效应、稀释效应、阻挡效应，机理决定其阻燃效率较低，为了达到良好的效果往往需要较高的填充量。为提高其阻燃效率，除了常用的超细化处理、有机改性等手段外，通常将氢氧化铝与协效剂复配使用。文献《Flame retardancy and thermal stability ofethylene-vinyl acetate copolymer nanocomposites with alumina trihydrate andmontmorillonite》中提到氢氧化铝与蒙脱土复配使用时能够近一步提高乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的的氧指数，但其在使用复配使用时，蒙脱土在聚合物基体中仍存在分散不均的问题。

因此蒙脱土在阻燃剂中的预分散技术是现有技术中的一大亮点，在将复配的阻燃体系加入聚合物之前，先将蒙脱土分散在阻燃剂中，以便其在加工过程中能够更好地分散在聚合物基体中。现有技术以本实验室已申请专利为主，主要分为两类：一种聚磷酸铵与层状双羟氢氧化物纳米复合物及其制备方法(申请号CN201310235150.6)与一种三聚氰胺氰尿酸盐与蒙脱土纳米复合物及其制备方法(CN201510284785.4)为第一类，技术要点为在阻燃剂合成过程中加入蒙脱土；一种DOPO/MMT纳米复合阻燃剂及其制备方法(CN201610115310.7)为第二类，预先使用阻燃剂插层改性蒙脱土。其优点集中在蒙脱土均能预先均匀分散在阻燃剂中，但上述技术均为液相反应，涉及溶剂的回收与处理，对环境存在潜在危害。

机械化学法法是一种广泛应用于无机粒子改性的方法，其利用介质间产生的机械能改变无机粒子的物理、化学结构。已经有多种利用机械化学法改性氢氧化铝或蒙脱土的方法被提出，例如超细氢氧化铝表面改性的方法(申请号CN201410530193)，一种填料级高白氢氧化铝的生产方法(申请号CN201310162126.4)，蒙脱土阻燃剂有机改性方法(申请号CN201110235357.4)，以及文献《Effect of ball milling on the structure of Na⁺-montmorillonite and organo-montmorillonite(Cloisite 30B)》中提到机械化学法能够使MMT发生剥离，其优点集中在使用调节粉体粒径或改善有机改性蒙脱土分散性。但单独处理蒙脱土的效果有限，并不能达到完全的剥离分散。目前仍没有文献报道使用机械化学法实现蒙脱土预分散技术。

发明内容