[发明专利]一种聚酰胺原位聚合包覆黑磷阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开的聚酰胺原位聚合包覆黑磷阻燃剂，在惰性气体保护下，对黑磷进行聚酰胺原位聚合包覆制得。创造性地在具有黑磷的非质子极性溶剂或极性质子溶剂中引入聚酰胺对其进行表面改性或包覆，通过对聚酰胺的选择，再结合黑磷大小尺寸的选择，制备阻燃剂。该阻燃剂利用聚酰胺包覆纳米级或微米级黑磷，使聚酰胺发挥其与基材的相容性，有利于黑磷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，特别是应用于工程塑料、橡胶、涂料和纤维各种材料的阻燃领域，如聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、丁腈橡胶和丙烯酸涂料等材料方面。

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，更具体地，涉及一种聚酰胺原位聚合包覆黑磷阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着国内电子电器行业的高速发展，对聚合物材料的需求越来越大，也对高分子材料的阻燃提出了明确的要求。卤素阻燃剂虽然效果显著，但燃烧时会产生二噁英，严重污染环境，世界各国开始禁止使用卤系阻燃剂，大力开发无卤阻燃剂。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。但在现有技术基础上，无机阻燃剂阻燃效果有限，影响聚合物各项力学性能，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，一般重点研究磷系和氮系的阻燃体系的协同作用。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。

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PH 3，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，利用聚酰胺对二维黑磷进行分散和包覆并未有报道。

发明内容

本发明主要针对现有黑磷阻燃剂易降解且和聚合物基体相容性差的缺点，提供一种聚酰胺原位聚合包覆黑磷阻燃剂，该阻燃剂利用聚酰胺包覆纳米级或微米级黑磷，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聚酰胺原位聚合包覆黑磷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：

公开的聚酰胺原位聚合包覆黑磷阻燃剂，由以下方法制备得到，在惰性气体或氮气保护下，对黑磷进行聚酰胺原位聚合包覆制得；所述黑磷包括块状黑磷和低维黑磷，所述块状黑磷为由白磷或红磷在高温高压下转化而来，所述低维黑磷由块状黑磷经机械剥离法或液相剥离法方法制备。

本发明的聚酰胺原位聚合包覆黑磷阻燃剂首次将黑磷与聚酰胺相结合，给阻燃剂的领域提供一种新思路。并且利用聚酰胺在极性溶剂原位聚合对二维黑磷进行分散和包覆，制备聚酰胺原位聚合包覆黑磷阻燃剂，不仅能使二维黑磷分散成纳米级，并且更好的发挥黑磷的阻燃效果。

进一步地，所述惰性气体为氩气。

进一步地，所述原位聚合包覆在非质子极性溶剂或极性质子溶剂中进行。