[发明专利]亚磷酸铝微胶囊化赤磷阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了亚磷酸铝微胶囊化赤磷阻燃剂及其制备方法。该产品是在赤磷颗粒表面包覆一层亚磷酸铝阻燃剂，其制备方法包括（1）亚磷酸与含铝化合物加热预反应；（2）将步骤（1）中的预反应产物粉碎；（3）步骤（2）中得到的预反应物粉末与赤磷初混合后放入高能磨中，在惰性气体保护下混合粉碎；（4）在惰性气体保护下，搅拌热处理步骤（3）得到的混合物粉末，使亚磷酸与含铝化合物之间进一步完成反应，在赤磷颗粒表面形成一层亚磷酸铝包覆层；（5）在搅拌下冷却步骤（4）中的产物后即得到亚磷酸铝微胶囊化赤磷阻燃剂产品。该产品能产生协同阻燃效果，制备过程控制简单方便，工艺过程无“三废”产生。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种亚磷酸铝微胶囊化赤磷阻燃剂的环境友好型制备方法。

背景技术

高分子材料因其诸多的优点而广泛适用于人类今天的生产和日常生活中，但高分子材料因其可燃、易燃的特性，也给人类的生命和财产带来极大的威胁。在众多的火灾中，火源引燃高分子材料而造成火灾占有相当大的比列。大量的事实和实践证明，通过阻燃处理高分子材料能有效减少火灾隐患。长期以来，高分子材料阻燃技术以及应用于高分子材料的阻燃剂一直是全球研究的热点。

目前，环保问题日益受到社会的重视，各国政府环保法逐步增多。从源头上预防和控制污染，实现绿色发展和生产环境友好型产品是必然的大势所趋。阻燃剂也不例外，要求阻燃剂生产、流通、使用直至进入废物处理等各个环节减少有毒有害污染物的排放，以达到绿色阻燃的效果。因而要求阻燃材料必须同时满足阻燃标准和环境保护法规双重要求，因而，阻燃剂无卤化、无烟无毒化、高热稳定性和良好的相容性是其发展的必然趋势。而采用磷系阻燃剂是实现这些目标的重要途径之一。

自上世纪六十年代初德国拜耳公司（Bayer），发现赤磷作为高分子聚合物阻燃剂以来，赤磷用途正由传统的安全火柴、烟火、农药和金属磷化物，逐步向高分子材料阻燃剂转化。特别是近年来全球阻燃剂无卤化呼声的驱驶下，磷系阻燃剂的应用领域不断扩大，用量正快速增长。赤磷作为一种高效的无卤化磷系阻燃剂也得到广泛应用，但因赤磷着火点低、易自燃、粉尘易爆炸，与空气中的水分发生歧化反应产生磷的含氧酸及剧毒易燃的磷化氢气体等缺陷，使赤磷在生产、贮存、运输和使用过程中安全和防护问题比较突出；另一方面，赤磷作阻燃剂用途时，随着赤磷粒度的减小，其阻燃性能提高，但随着粒度的减小，其比表面积提高，这些缺陷显得更加恶化，严重影响赤磷于聚合物加工的相容性、可加性、力学与电气性能。

赤磷作阻燃剂用途时，为克服上述缺陷的最为有效、通用的方法是赤磷的微胶囊化处理。其原理是以赤磷颗粒为芯材，在颗粒外部形成一层包覆层的壁材，使赤磷颗粒包裹起来，赤磷与外界如空气、水分等处以隔离状态，从而达到稳定化之目的，也能提高赤磷阻燃剂与聚合物之间的加工性能、力学性能和电气性能；同时可选择能与赤磷之间产生较好的阻燃协效作用的材料为壁材，对赤磷微胶囊化处理后，也能大大提高赤磷的阻燃性能。

现行的赤磷微胶囊化工艺通常如下：赤磷首先分散于水相中湿法粉碎，将粒径粉碎合格的赤磷悬浮液中溶胶—凝胶法处理，使赤磷表面沉积一层或多层壁材，把处理后的赤磷悬浮液过滤，滤饼洗涤、干燥后成为产品。按沉积于赤磷表面壁材的不同，分无机、有机、有机—无机或无机—有机等不同的微胶囊化方法。在这些方法中，制备过程会产生大量的含有无机物或有机物的废水需进一步处理，同时少部分在湿磨过程中产生的极细赤磷颗粒，在过滤、洗涤过程中极易产生穿滤而进入废水中，产生穿滤损失的同时又进一步造成废水处理的困难。

近年来，亚磷酸铝作为磷系阻燃剂或阻燃协效剂受到极大关注，RyoOyama等（DevelopmentofAluminum Phosphite and its application，Phosphorus ResearchBulletin，vol.32(2016)：10—13）分析了日本太平化学商业化的亚磷酸铝（APA—100）阻燃剂产品制备和相关理化特性，该产品在加热是产生硬泡沫的特性而作为有效的聚合物阻燃剂，在聚合物加工时亚磷酸铝也表现出对金属较好的抗腐蚀性，该产品既能单独作为阻燃剂，也能与其它磷系阻燃剂配合作为协效剂，同时亚磷酸铝具有较高分解温度和较低的水溶性。