阻燃改性聚磷酸铵及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开的阻燃改性聚磷酸铵的结构通式如下：本发明还公开了阻燃改性聚磷酸铵的制备方法和添加于聚烯烃或环氧树脂中的应用。本发明提供的改性聚磷酸铵不仅具有酸源和气源作用，还具有新的炭源功能，能够单独作为阻燃剂应用于高分子材料，且其添加量小，阻燃效果好；其制备方法成熟，操作简单方便，易于控制，便于工业化生产。
【专利说明】阻燃改性聚磷酸铵及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于阻燃聚磷酸铵及其应用【技术领域】，具体涉及阻燃改性聚磷酸铵及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]高分子聚合物由于其良好的性能，如力学性能和机械加工性能而得到广泛应用。但是随着应用范围的拓宽，易燃性成为了限制其进一步应用的原因之一。为了改善高分子聚合物的这种易燃性，人们开始在其中添加能够阻止其燃烧的化合物体系。在现有的化合物阻燃体系中，膨胀阻燃剂是目前公认的应用于高分子聚合物的一种环保高效的阻燃剂。
[0003]传统的膨胀阻燃体系主要由3种组分构成:酸源，气源和炭源。聚磷酸铵和成炭剂作为传统的膨胀阻燃剂，已以其优良的阻燃性能被广泛使用。但其中成炭剂作为膨胀体系的重要组成部分，虽然能在酸源的催化作用下形成稳定的炭层，覆盖在基材表面，达到阻燃的目的，但是成炭剂的合成过程一般都较为复杂，且所用溶剂大多会对环境和人体造成伤害。而作为传统膨胀阻燃剂另一重要组分的聚磷酸铵(APP)虽因其具有高的磷(P)、氮(N)含量，不仅使其成为化学膨胀型阻燃体系中理想的酸源，还能起到部分气源的作用，但其耐水性，热稳定性和基材相容性较差，故人们的研究多集中在如何解决其耐水性，热稳定性和基材相容性方面。如用成炭剂对其进行物理包覆，而遗憾的是物理包覆往往存在着包覆壳不稳定，易破碎等缺点，使之达不到应有的效果。将聚磷酸铵进行化学改性后单独作为阻燃剂应用于阻燃高分子材料的研究极少，如前期本发明人研究开发并申请专利的“有机胺改性聚磷酸铵及其制备方法”(申请号:201310271824.8)，虽然通过有机胺改性的聚磷酸铵能够单独作为阻燃剂应用于阻燃高分子材料，但其添加量较大，一般要> 30wt%才能使高分子材料的垂直燃烧达到UL-94 (3.2mm)V-O的标准，这对有些高分子材料体系显得阻燃效率不闻。
【发明内容】
[0004]本发明的首要目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一类新的阻燃改性聚磷酸铵。
[0005]本发明次要目的是提供一种上述新的阻燃改性聚磷酸铵的制备方法。
[0006]本发明的再一目的是提供上述阻燃改性聚磷酸铵对高分子聚合物进行阻燃的应用。
[0007]本发明提供的新的阻燃改性聚磷酸铵，其特征在于该聚磷酸铵的结构通式如下:
[0008]
【权利要求】
1.阻燃改性聚磷酸铵，其特征在于该改性聚磷酸铵的结构通式如下:
2.根据权利要求1所述的阻燃改性聚磷酸铵，其特征在于其中所述的Q、Q1、Q2为C1的直链烷基，S为C2-C4的直链或支链烷基。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃改性聚磷酸铵，其特征在于其中所述的脂肪族二胺盐为乙二胺盐、1，2_丙二胺盐、1,3-丙二胺盐或1,4-丁二胺盐；醇胺盐为乙醇胺盐；结构.(I 式
4.根据权利要求1所述的阻燃改性聚磷酸铵的制备方法，其特征在于该方法是先在室温下，将溶剂中的任一种与水按照体积比100:1-20混合，然后在惰性气体氛围下按摩尔比1:0.1-1加入聚磷酸铵和改性剂，并搅拌升温至70-90°C反应2-8h，再用该溶剂洗涤、烘干即可制得结构通式为1、I1、II1、V、VI或νπ的阻燃改性聚磷酸铵，
所用改性剂为
5.根据权利要求4所述的阻燃改性聚磷酸铵的制备方法，其特征在于该方法所用的溶剂与水的体积比为100:2-15。
6.根据权利要求4或5所述的阻燃改性聚磷酸铵的制备方法，其特征在于该方法中所用第二改性剂R2或R2’化合物与溶剂的体积比为1:10-18 ;聚磷酸铵与第二改性剂的摩尔比为 1:0.1-0.4。
7.根据权利要求4或5或6所述的阻燃改性聚磷酸铵的制备方法，其特征在于该方法所用的聚磷酸铵为1-型聚磷酸铵或I1-型聚磷酸铵；所用的溶剂为乙醇。
8.—种权利要求1所述的阻燃改性聚磷酸铵应用于聚烯烃或环氧树脂中，按质量百分数计阻燃改性聚磷酸铵添加量为22-29%，所获得的阻燃聚烯烃的LOI为30.4-33.0%，UL_94为V-2~V-O ;所获得的阻燃环氧树脂的LOI为40.0-51.0%，UL-94为V-O。
9.根据权利要求8所述的阻燃改性聚磷酸铵的应用，其特征在于该阻燃改性聚磷酸铵与纳米无机物、改性纳米无机物或纳米分子筛中任一种，按质量百分数计为0.25-3.00%复配应用于聚烯烃。
10.根据权利要求9所述的阻燃改性聚磷酸铵的应用，其特征在于所述的纳米无机物为纳米SiO2或纳米蒙脱土 ；改性纳米无机物为改性纳米SiO2或改性纳米蒙脱土 ；纳米分子筛为纳米分子筛3A型或纳米分子筛4A型。
【文档编号】C08K9/04GK103756013SQ201310727560
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】王玉忠, 邵珠宝, 廖世甫, 谭翼, 邓聪, 陈力 申请人:四川大学