[发明专利]一种硬脂胺改性聚磷酸铵及其制备方法和应用

说明书

发明公开了一种硬脂胺改性聚磷酸铵(APP)及其制备方法和应用，首先将硬脂胺按比例溶于热酒精，随后倒入同等温度且装有水的烧瓶中充分溶解并保持持续搅拌，后续分批次加入APP并均匀混合，然后在一定条件下反应2‑8小时得到一种硬脂胺改性APP。本发明涉及的改性APP经硬脂胺包覆后与聚合物基体的相容性有所提高，可更均匀分布在聚合物基体内，燃烧受热时候能够形成更加致密的炭层提高阻燃效率；本发明的硬脂胺改性APP，引入硬脂胺反应后，增加了APP内部的碳含量，使改性APP不需要和其他阻燃剂复配使用，从而简化了生产加工的工序；本发明所使用的溶剂简单易得，易实现工业化生产，且对环境影响小。

技术领域

本发明属于阻燃剂领域，具体涉及一种硬脂胺改性聚磷酸铵及其制备方法和应用。

背景技术

随着有机高分子材料进入人类社会中的各个方面，人类面临了新的问题——火灾，由于有机高分子材料绝大部分是易燃或者可燃的，这不仅仅限制了它的应用，还给人类社会生活带来了频繁的经济损失。聚丙烯(PP)不仅是热塑性塑料，也是通用塑料里发展最快的一种塑料，各方面的性能都很优秀，因为PP有着优良的耐热性、耐腐蚀性和电气性能，目前被广泛地应用在人们的日常生活当中。但是PP的极限氧指数(LOI)只有17.5％左右，是一种易燃材料，所以对PP进行阻燃改性对于人们日常生活的安全有着深远的意义。

APP是典型的膨胀性阻燃剂(IFR)的主要成分之一，膨胀性阻燃体系三元素中具有酸源和气源，且磷、氮含量高，热稳定性好，价格低、燃烧低烟、无毒等优点已成为无机磷系阻燃剂研究领域的热点。但是APP作为高分子加工的添加剂，有以下缺点：添加量大，且需要和其他阻燃剂进行复配使用才能达到良好的阻燃效果；吸潮严重，APP上的铵基极易吸潮从而破坏形成炭层的稳定性；相容性差，在聚合物基体中分散性较差容易出现团聚现象。

目前对国内外对APP的改性主要集中在对APP的包覆：肖洁等利用丙烯酸丁酯树脂(BA)和三聚氰胺甲醛脂(MF)对APP进行包覆改性，改性后的APP耐水性和相容性有所提高，但是需要和其他阻燃剂复配且添加量大，20％改性APP、12％APP、2％BA和8％季戊四醇复配时LOI才能达到31.9％；奚强等使用硅偶联剂对聚磷酸铵表面进行改性，改性的APP中既可增加高分子基体的阻燃特性，并可将小的有机分子接枝到APP分子链上改善吸湿性，但偶联剂形成的包覆层致密度不均，并没有解决APP在聚合物基体中易析出问题，另外偶联剂的价格都相对较高；Iwata M等人将三聚氰胺与APP物理混合加热，使三聚氰胺包覆APP表面，这一定程度上增加了APP的阻燃性能，但是这种方法产生的产品被粉碎后，不能保证APP颗粒包覆的均匀性，并且仍然存在吸湿性问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚磷酸铵的不足，提供一种硬脂胺改性聚磷酸铵(APP)及其制备加工方法。

本发明制得的硬脂酸改性聚磷酸铵(AN-APP)，同时具有膨胀阻燃体系中的酸源、气源和炭源，不需要和其他阻燃剂复配使用，简化了改性加工制造过程的工序；同时阻燃剂燃烧后形成的炭层相对于其他阻燃剂共混复配燃烧后形成的炭层更加质密，大大提升了阻燃剂的阻燃效率；另一方面本发明开发的阻燃剂，加工合成过程简单，主要只使用水作为溶剂，成本低，易实现工业化量产。

本发明的硬脂胺改性APP，对同样一种被阻燃的高分子材料而言，当添加量相同时，比未改性的APP或者是未改性的APP与其他炭源阻燃剂物理混合的复配物的阻燃效果更佳。