[发明专利]一种有机硅包覆黑磷新型阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开的有机硅包覆黑磷新型阻燃剂，在惰性气体保护下，在非质子极性溶剂或极性质子溶剂中，对黑磷进行有机硅包覆而得。采用黑磷或低维黑磷这种微米或纳米级阻燃原料，创造性地将其与非质子极性溶剂或极性质子溶剂中进行有机硅包覆和分散，制备得到的微米级或纳米级新型阻燃剂，该新型阻燃剂既能提高基材的各项力学性能而且能很好的提高材料的阻燃等级。该阻燃剂利用有机硅包覆纳米级或微米级黑磷，再结合二者的协同阻燃效果，使阻燃剂纳米级分散于材料基体中，不仅能提升材料的阻燃性能，还能提升材料的各项力学性能，拓宽该阻燃剂的应用领域。

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，更具体地，涉及一种有机硅包覆黑磷新型阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

大量研究表明，卤素和磷在燃烧过程中都将产生有害物质，因此理想的绿色阻燃产品应不含卤素和磷。现阶段最经济的绿色环保阻燃剂是无机阻燃剂，特别是氢氧化铝和氢氧化镁。对于尼龙来说，三聚氰胺氰尿酸盐阻燃尼龙是现今具有代表性的绿色阻燃材料。三聚氰胺氰尿酸盐大量用于未填充的尼龙，而三聚氰胺多磷酸盐多用于玻璃纤维增强尼龙的阻燃。但在现有技术基础上，所有材料都采用无卤素、无磷的阻燃体系还有难度，且在一些阻燃要求高的场所，很难满足要求。

所以现阶段，在绿色阻燃体系中，一般重点研究无卤素的阻燃体系。例如，聚烯烃重点研究磷-氮型膨胀阻燃体系；聚酯侧重开发高稳定性磷酸酯。因此现阶段可以实现无卤素阻燃，但为了提高阻燃效果，阻燃剂中含有磷元素是很有必要的。而现有有机硅阻燃剂的阻燃效果较差。

各种添加型阻燃剂中，红磷比其他阻燃剂的阻燃效果高，且即使在阻燃剂用量很低时也能达到良好的阻燃效果。然而，红磷易吸水，在空气中可释放出剧毒的PH3，易引燃，与树脂相容性差。所以实际应用中将红磷微胶囊化，来克服上述缺点。但微胶囊红磷为微米级尺度，也会对材料的各项机械性能产生不利影响。

经检索，鲜有技术涉及黑磷对各种材料进行阻燃改性的报道。块状黑磷由白磷或红磷经高温高压转化而来，低维黑磷常以块体黑磷(高温高压下由白磷或红磷转化)为原料，通过机械剥离法或液相剥离法等方法制备。低维黑磷由于其独特的结构与性能，主要用于温度传感器，发光二极管和太阳能电池等领域。还未被应用于阻燃领域。但二维黑磷在大气条件下稳定性较差，易与氧气和水反应降解。所以，很多研究把黑磷分散于非质子溶剂和极性溶剂中进行液相剥离制备二维黑磷。如此，可以隔绝氧气和水，有利于二维黑磷的保存。经检索，利用有机硅在极性溶剂对二维黑磷进行分散和包覆并未有报道，因此研究此方向技术对更好地发挥有机硅和黑磷的协同阻燃具有重大意义。

发明内容

本发明主要针对现有有机硅阻燃剂阻燃效果差的缺点，提供一种有机硅包覆黑磷新型阻燃剂，该阻燃剂利用有机硅包覆纳米级或微米级黑磷，再结合二者的协同阻燃效果，使阻燃剂纳米级分散于材料基体中，不仅能提升材料的阻燃性能，还能提升材料的各项力学性能，拓宽该阻燃剂的应用领域。

本发明的另一目的在于提供一种有机硅包覆黑磷新型阻燃剂的制备方法和应用。

本发明通过以下技术方案予以实现：

公开的有机硅包覆黑磷新型阻燃剂，由以下方法制备得到：惰性气体保护下，在非质子极性溶剂或极性质子溶剂中，对黑磷进行有机硅包覆。

本发明的有机硅包覆黑磷新型阻燃剂首次将黑磷与有机硅相结合，给阻燃剂的领域提供一种新思路。并且利用有机硅在极性溶剂对二维黑磷进行分散和包覆，制备有机硅包覆黑磷新型阻燃剂，不仅起到纳米级效应，而且更好的发挥有机硅和黑磷的协同阻燃效果。

进一步地，所述惰性气体为氮气、氩气的任意一种或两种混合。