[发明专利]一种改性膨胀型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性膨胀型阻燃剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：（1）制备羟甲基化三聚氰胺；（2）合成焦磷酸羟甲基化三聚氰胺；（3）制备酸式磷酸酯；（4）将聚磷酸铵分散于水中，在搅拌下，同步加入焦磷酸羟甲基化三聚氰胺和酸式磷酸酯，之后超声分散，包覆聚磷酸铵，得到膨胀型阻燃剂；（5）硅烷偶联剂球磨改性，即得到改性膨胀型阻燃剂。与现有技术相比，本发明阻燃剂的各组分以稳定化合物的形式均匀分散于阻燃剂的体系中，解决了微量原位改性剂难以均匀分散问题，大大提高阻燃剂阻燃效果。

技术领域

本发明涉及阻燃剂，尤其是涉及一种改性膨胀型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

膨胀型无卤阻燃剂主要用于聚烯烃中，如聚丙烯、聚乙烯、EVA。现有技术的膨胀型阻燃剂与聚烯烃的相容性差，对聚烯烃的缺口冲击强度影响非常大。同时存在耐水性差的缺点，在70℃，168小时的耐水浸泡实验中，被萃取率高，不能达到UL94 V0的阻燃要求。

制备无卤膨胀型阻燃剂主要有下面三种方法。方法一、混合复配。一般用聚磷酸铵(APP)、密胺或其磷酸盐及其衍生物、季戊四醇或类似多羟基化合物按照一定比例混合，作为无卤膨胀型阻燃剂。美国专利申请(US3936416)介绍了选用聚磷酸铵(APP)与二季戊四醇、或三聚氰胺焦磷酸盐(MP)与二季戊四醉，或磷酸、二季戊四醇、脲、三聚氰胺的反应产物，或磷酸、五氧化二磷和季戊四醇、二季戊四醉、三季戊四醇之一与三聚氰胺的反应产物组成膨胀型无卤阻燃剂阻燃聚丙烯；US4966931介绍了用三聚氰胺改性的多聚磷酸铵和三聚氰胺作为选用剂阻燃聚丙烯或聚乙烯的阻燃剂。CN01128575介绍了用季戊四醇磷酸酯和三聚氰胺聚磷酸盐复配制备聚烯烃无卤膨胀型阻燃剂。在CN02124783也是用三聚氰胺聚磷酸盐与季戊四醇和其酯，或季戊四醇和其酯或三季戊四醇和其酯。方法二、利用季戊四醇和三氯化磷制备双氯螺磷(环状磷酸酯)，后脱氯与其他的胺类化合物成盐。方法三、利用磷酸和五氧化二磷生成多聚磷酸，然后与多羟基化合物以及密胺酯化反应，该类化合物耐热性差，只能用于涂料和油漆中。

综上，膨胀型无卤阻燃剂主要缺点是与聚烯烃的相容性有问题，其中多羟基化合物的水溶性大，在塑料中容易产生迁移；而且在耐热性能上，在180℃左右多羟基化合物与多聚磷酸铵有酯化反应，而且得到的酯结构不稳定，有着色分解缺点，对塑料的力学性能影响也非常大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种改性膨胀型阻燃剂及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种改性膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）通过三聚氰胺与甲醛进行反应，制备得到羟甲基化三聚氰胺；

（2）以羟甲基化三聚氰胺与焦磷酸钠为原料合成焦磷酸羟甲基化三聚氰胺；

（3）通过含磷羟基化合物与多元醇反应制备得到酸式磷酸酯；

（4）将聚磷酸铵分散于水中，在搅拌下，同步加入步骤（2）制得的焦磷酸羟甲基化三聚氰胺和步骤（3）制得的酸式磷酸酯，之后超声分散，包覆聚磷酸铵，固体产物即为膨胀型阻燃剂；

（5）将分散后的悬浊液倒入球磨罐，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，之后将球磨罐置于球磨机中进行球磨，一段时间后取出，烘干、过筛，即得到改性膨胀型阻燃剂。

步骤（1）三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1：1-2，pH控制在7-9，反应温度在70-80℃，反应50-70分钟。

步骤（2）具体步骤为：反应容器中加入去离子水、羟甲基化三聚氰胺和硝酸，机械搅拌下升温至80-100℃，待羟甲基化三聚氰胺溶解后加入焦磷酸钠，在90-100℃下继续搅拌，当pH值≥6.0 时，停止反应，产物洗涤、抽滤、干燥。

所述羟甲基化三聚氰胺、硝酸与焦磷酸钠的质量比为1.5-2：1：1.5-2。