本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种低烟无卤氮磷复合型阻燃剂的制备方法及其应用。
背景技术：
阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要，预防火灾发生，保护人民生命财产而发展起来的一门科学。阻燃剂是阻燃技术在实际生活中的应用，它是一种用于改善可燃易燃材料燃烧性能的特殊的化工助剂，广泛应用于各类装修材料的阻燃加工中。经过阻燃剂加工后的材料，在受到外界火源攻击时，能够有效地阻止、延缓或终止火焰的传播，从而达到阻燃的作用。为能够增加高分子材料耐燃性的物质，主要用于高分子材料如塑料，橡胶、纤维等，而这些材料大多数是可以燃烧的。特别是塑料，要将其应用在交通运输、建筑、电工器材、航空、宇宙飞行等方面，就迫切需要解决其耐燃烧问题。阻燃剂的使用一般应具备以下几个条件：不降低高分子材料的物性，如耐热性、机械强度、电气性能；分解温度不应太高，但在加工温度下又不能分解、价廉。
在非卤素阻燃剂中红磷是一种较好的阻燃剂，具有添加量少、阻燃效率高、低烟、低毒、用途广泛等优点；红磷与氢氧化铝、膨胀性石墨等无机阻燃剂复配使用，制成复合型磷/镁、磷/铝、磷/石墨等非卤阻燃剂，可使用阻燃剂量大幅降低，从而改善塑料制品的加工性能和物理机械性能。但普通红磷在空气中易氧化、吸湿，容易引起粉尘爆炸，运输困难，与高分子材料相溶性差等缺陷，应用范围受到了限制。
技术实现要素：
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种低烟无卤氮磷复合型阻燃剂的制备方法及其应用，制备方法简单，原料易得，易于实现工业化；以氮磷为主要阻燃元素，高效无毒，安全环保。
技术方案：一种低烟无卤氮磷复合型阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）在配有搅拌器、温度计和通气管的四口烧瓶中加入质量比为2~10:1的磷酸和尿素，升温到100~180℃后反应40~90min；
（2）反应完成后进行冷却，冷却至10~90℃后通入氨气进行中和反应，待ph值达到5~7，再冷却至室温，离心得到白色固体后粉碎成粉末；
（3）将步骤（2）制备的白色固体粉末、润滑剂、偶联剂、sio2、聚芳基乙炔树脂和二乙二醇叔丁醚投入高速混料机内混合1~10min，其中按重量份计，白色固体粉末50~75份、润滑剂0.5~2份、偶联剂0.5~2份、sio20.1~2份、聚芳基乙炔树脂3~5份和二乙二醇叔丁醚11~15份，最终完成制备。
作为优选，所述步骤（1）磷酸的质量分数为85%。
作为优选，所述步骤（1）在配有搅拌器、温度计和通气管的四口烧瓶中加入质量比为4:1的磷酸和尿素，升温到150℃后反应65min。
作为优选，所述步骤（2）冷却至65℃后通入氨气进行中和反应，待ph值达到7，再冷却至室温。
作为优选，所述步骤（2）通入氨气的量为磷酸质量的4%~18%。
作为优选，所述步骤（3）中润滑剂为硬脂酸或硬脂酸钙，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
作为优选，所述步骤（3）投入高速混料机内混合8min，混料机转速为1500r/min。
进一步地，所述步骤（3）中按重量份计，白色固体粉末65份，润滑剂1份、偶联剂1份、sio21.5份、聚芳基乙炔树脂4份和二乙二醇叔丁醚12份。
本发明的另一个技术方案为所述的制备方法在聚丙烯和聚乙烯阻燃中的应用。
有益效果：（1）本发明所述制备方法简单，原料易得，易于实现工业化；以氮磷为主要阻燃元素，高效无毒，安全环保；（2）产品磷含量大于27%，氮含量大于15%，分解温度大于350℃，水分小于0.5%，建议添加量12~18；（3）相比现有的无卤阻燃剂，在保证相同阻燃效果的前提下，用量大大减少，只有现有常规阻燃剂1/3的用量，并且阻燃等级达到ul94v-0级，能够满足聚乙烯和聚丙烯的加工要求。
具体实施方式
实施例1
一种低烟无卤氮磷复合型阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）在配有搅拌器、温度计和通气管的四口烧瓶中加入质量比为2:1的85wt.%磷酸和尿素，升温到100℃后反应40min；
（2）反应完成后进行冷却，冷却至10℃后通入氨气进行中和反应，通入氨气的量为磷酸质量的4%，待ph值达到5，再冷却至室温，离心得到白色固体后粉碎成粉末；
（3）将步骤（2）制备的白色固体粉末、润滑剂、偶联剂、sio2、聚芳基乙炔树脂和二乙二醇叔丁醚投入高速混料机内混合1min，其中按重量份计，白色固体粉末50份、润滑剂0.5份、偶联剂0.5份、sio20.1份、聚芳基乙炔树脂3份和二乙二醇叔丁醚11份，最终完成制备。润滑剂为硬脂酸，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
按质量份，取10份聚丙烯或聚乙烯与3份本产品投入到高速混料机中，同时加入0.03份白油及0.05的硬脂酸或者硬脂酸锌，充分混合10min。然后在双螺杆压出机中造粒，挤出过程进行真空排气，然后用注塑机制成模制品。
高速混料机转速为1500r/min。
产品磷含量大于18.5%，氮含量大于17%，分解温度大于350℃，水分小于0.7%，建议添加量22~30。
相比现有的无卤阻燃剂，在保证相同阻燃效果的前提下，用量大大减少，只有现有常规阻燃剂1/3的用量，并且阻燃等级达到ul94v-0级，能够满足聚乙烯和聚丙烯的加工要求。
本发明所述制备方法简单，原料易得，易于实现工业化；以氮磷为主要阻燃元素，高效无毒，安全环保。
实施例2
一种低烟无卤氮磷复合型阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）在配有搅拌器、温度计和通气管的四口烧瓶中加入质量比为10:1的85wt.%磷酸和尿素，升温到180℃后反应90min；
（2）反应完成后进行冷却，冷却至90℃后通入氨气进行中和反应，通入氨气的量为磷酸质量的18%，待ph值达到7，再冷却至室温，离心得到白色固体后粉碎成粉末；
（3）将步骤（2）制备的白色固体粉末、润滑剂、偶联剂、sio2、聚芳基乙炔树脂和二乙二醇叔丁醚投入高速混料机内混合10min，其中按重量份计，白色固体粉末75份、润滑剂2份、偶联剂2份、sio22份、聚芳基乙炔树脂5份和二乙二醇叔丁醚15份，最终完成制备。润滑剂为硬脂酸钙，偶联剂为钛酸酯偶联剂。高速混料机转速为1500r/min。
按质量份，取10份聚丙烯或聚乙烯与3份本产品投入到高速混料机中，同时加入0.03份白油及0.05的硬脂酸或者硬脂酸锌，充分混合10min。然后在双螺杆压出机中造粒，挤出过程进行真空排气，然后用注塑机制成模制品。
高速混料机转速为1500r/min。
产品磷含量大于25%，氮含量大于7%，分解温度大于350℃，水分小于0.6%，建议添加量15~23。
相比现有的无卤阻燃剂，在保证相同阻燃效果的前提下，用量大大减少，只有现有常规阻燃剂1/3的用量，并且阻燃等级达到ul94v-0级，能够满足聚乙烯和聚丙烯的加工要求。
本发明所述制备方法简单，原料易得，易于实现工业化；以氮磷为主要阻燃元素，高效无毒，安全环保。
实施例3
一种低烟无卤氮磷复合型阻燃剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）在配有搅拌器、温度计和通气管的四口烧瓶中加入质量比为4:1的85wt.%磷酸和尿素，升温到150℃后反应65min；
（2）反应完成后进行冷却，冷却至65℃后通入氨气进行中和反应，通入氨气的量为磷酸质量的18%，待ph值达到7，再冷却至室温，离心得到白色固体后粉碎成粉末；
（3）将步骤（2）制备的白色固体粉末、润滑剂、偶联剂、sio2、聚芳基乙炔树脂和二乙二醇叔丁醚投入高速混料机内混合8min，其中按重量份计，白色固体粉末65份、润滑剂1份、偶联剂1份、sio21.5份、聚芳基乙炔树脂4份和二乙二醇叔丁醚12份，最终完成制备。润滑剂为硬脂酸，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
按质量份，取10份聚丙烯或聚乙烯与3份本产品投入到高速混料机中，同时加入0.03份白油及0.05的硬脂酸或者硬脂酸锌，充分混合10min。然后在双螺杆压出机中造粒，挤出过程进行真空排气，然后用注塑机制成模制品。
高速混料机转速为1500r/min。
产品磷含量大于27%，氮含量大于15%，分解温度大于350℃，水分小于0.5%，建议添加量12~18。
相比现有的无卤阻燃剂，在保证相同阻燃效果的前提下，用量大大减少，只有现有常规阻燃剂1/3的用量，并且阻燃等级达到ul94v-0级，能够满足聚乙烯和聚丙烯的加工要求。
本发明所述制备方法简单，原料易得，易于实现工业化；以氮磷为主要阻燃元素，高效无毒，安全环保。