[发明专利]一种两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂及其制备方法，所述阻燃抑烟剂包括水滑石、插入水滑石层间的两性聚合物、八钼酸根和磷酸二氢根。其制备方法包括，水滑石与丙烯酸进行离子交换反应；丙烯酸改性水滑石与N,N‑二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵原位聚合；将丙烯酸、N,N‑二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵三元共聚物改性水滑石在水相中，通过与磷酸二氢铵、八钼酸铵进行离子交换，制得两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂。本发明两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂可提高对聚合物的阻燃、抑烟效果，提高高分子复合材料的力学性能，减少了使用过程中的“二次污染”危害，适用范围广、符合环保要求。

技术领域

本发明涉及一种阻燃抑烟剂，具体涉及一种两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂及其制备方法。

背景技术

随着合成和天然高分子材料的应用遍布人类生活的各个领域，因其易燃性而带来的火灾威胁就时刻存在。根据实验和事实证明，阻燃处理过的高分子材料可有效减少火灾隐患、降低火灾风险。但是事实也表明，阻燃并非不燃，有燃烧就伴随产生烟尘废气，有些阻燃塑料，尤其是卤锑体系阻燃塑料的生烟量更甚。在20世纪70年代，人们已经意识到烟雾是火灾中致人死亡的首要危险因素。因此材料的阻燃抑烟研究显得格外的重要。水滑石由于本身所具备的特殊结构，其分子结构中的氢氧化物层中存在着一些水分子，这些水分子可在不破坏层状结构的条件下除去，层间受热脱出的水及羟基分解产生的水均能稀释空气中的氧气和聚合物分解生成的可燃性气态产物，水滑石结构中的CO₃^2–受热分解放出的二氧化碳同时利于阻隔氧气而起到阻燃效果。但水滑石存在很容易团聚，且与聚合物相容性差等缺点，需要对水滑石进行有机改性，常用的改性剂包括有机酸、各种表面活性剂和偶联剂，但常用的改性剂虽然提高了基体材料的力学性能，但却会降低水滑石的阻燃抑烟效率，很难实现该类阻燃剂兼具高效阻燃抑烟和有效增强改性的目的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明根据阻燃、抑烟改性的要求，将高效膨胀成炭的磷氮系化合物与抑烟作用的八钼酸铵通过化学改性方法负载到水滑石表面，获得水滑石类高效阻燃抑烟剂。该水滑石类阻燃抑烟剂兼具催化成炭-双气源膨胀协同阻燃效应，在聚合物燃烧过程中，水滑石的热分解产物磷酸、金属氧化物、钼酸根等在凝聚相协同催化固相分解，促进炭层形成，同时分解产生的NH₃和H₂O促进其迅速膨胀，在凝聚相快速膨胀成炭，减少可燃产物的释放，并将基体材料大部分保留于炭层内，起到高效阻燃抑烟作用。

本发明要解决的首要技术问题在于提供一种具有阻燃抑烟功能的两性聚合物原位插层水滑石。

发明所述的两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂，其结构如图3所示。

图3中，条状物表示水滑石，插入水滑石层间的两性聚合物为丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物。

所述的两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂，其插入水滑石层间的丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵三元共聚物通过离子键与水滑石相连，八钼酸根和磷酸二氢根通过离子键与丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的共聚物相连。

本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种上述两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂的制备方法。

所述的两性聚合物原位插层水滑石阻燃抑烟剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)水滑石与丙烯酸进行离子交换反应，制得丙烯酸改性水滑石。

(2)上述丙烯酸改性水滑石与N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵在引发剂作用下，在水相中进行原位聚合，制得丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵三元共聚物改性水滑石。