[发明专利]一种淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂及其制备方法和应用，该淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂包括如下质量份数的原料：聚磷酸铵60‑110份，淀粉12‑55份，磷酸盐0.6‑4.4份，所述磷酸盐为焦磷酸盐、偏磷酸盐中的一种或两种的混合物。本发明公开的淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂中，磷酸盐通过干热反应与淀粉相互键合交联，使淀粉包覆在聚磷酸铵表面，在聚磷酸铵表面形成富含碳、磷的交联淀粉复合层，获得“三位一体”的复合膨胀阻燃剂；充分利用淀粉的高成炭效应，结合富含磷的磷酸盐的交联作用对聚磷酸铵改性，所得的复合膨胀阻燃剂具有高耐水性、耐热性好，且原料来源丰富，生产工艺简单，在极性高聚物阻燃方面的应用，具有高成炭率和阻燃效率。

技术领域

本发明涉及高分子阻燃复合材料技术领域，具体涉及一种淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

膨胀阻燃剂(IFR)主要由酸源、气源和碳源三部分组成的一种新型阻燃剂，高分子材料燃烧时，酸源受热分解产生的磷酸作为脱水剂，使碳源脱水炭化；同时，受热反应产生的水蒸气和气源产生的不燃性气体使熔融体系膨胀发泡，形成膨胀碳层阻隔外界热量与氧气进入燃烧区，从而具有阻燃作用。IFR具有低烟、低毒、无腐蚀性气体产生等优点，成为当前阻燃技术开发的热点，近年来广泛应用于高分子材料的阻燃。

传统的IFR中常用的酸源为聚磷酸铵等含磷化合物，碳源为季戊四醇等多羟基化合物，其热稳定性差、易吸潮析出，与聚合物的相容性差，使其应用受到限制；而且针对聚烯烃聚合物的阻燃，传统IFR阻燃效率低，通过增加IFR用量改善高分子材料的阻燃性，但对高分子材料的物理性能产生一定的负面影响。

为了降低IFR的吸湿性、提高其热稳定性，一方面通常利用微胶囊化技术对聚磷酸铵进行包覆改性，如利用高分子树脂如用密胺树脂(CN108084496A)、环氧树脂(CN106279771A)、聚氨酯树脂(CN103725043B)等包覆改性聚磷酸铵，使用时将微囊化聚磷酸铵与碳源和气源配合，用于高分子的阻燃，膨胀阻燃剂的耐水性和热稳定性明显提高；另一方面开发新型高效成炭剂，如改性季戊四醇衍生物、三嗪成炭剂及其衍生物等，以改进膨胀阻燃剂的耐水性和阻燃效率，但这些改性方法生产工艺复杂、生产成本高，因此开发新型改性聚磷酸铵复合阻燃剂，提高其阻燃效率，是膨胀阻燃剂的发展方向。

发明内容

为解决现有膨胀阻燃剂吸湿性强和阻燃效率不足的缺点，本发明提供一种环境友好、吸湿性小、阻燃效率高的淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂，采用的技术方案为：

一种淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂，包括以下质量份数的原料：

聚磷酸铵60-110份；

淀粉12-55份；

磷酸盐0.6-4.4份；

所述磷酸盐为焦磷酸盐和偏磷酸盐中的一种或两种的混合物。

优选地，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉和魔芋淀粉中的一种或多种的混合物。

优选地，所述焦磷酸盐为焦磷酸钠和焦磷酸三聚氰胺盐中的一种或两种的混合物；所述偏磷酸盐为六偏磷酸钠和三偏磷酸钠中的一种或两种的混合物。

上述淀粉复合聚磷酸铵膨胀阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、称取聚磷酸铵60-110份、淀粉12-55份和磷酸盐0.6-4.4份；

步骤2、将所述步骤1称取的淀粉加入去离子水中，室温搅拌使淀粉分散均匀获得淀粉分散液，加热淀粉分散液，恒温搅拌至淀粉糊化，获得淀粉糊液；

步骤3、将所述步骤2配置的淀粉糊液降温后，加入所述步骤1称取的磷酸盐，搅拌至磷酸盐溶解，获得淀粉混合糊液；