一种磷-氮-硅协效层状硅酸盐阻燃剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种阻燃剂的制备方法，尤其是设及一种磯-氮-娃协效层状娃酸盐 阻燃剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料、橡胶、胶黏剂和纤维等高分子材料在日常生活中被广泛使用。该些材料的明 显缺点是易燃或可燃，而且燃烧时会产生大量烟雾和有害气体，该给人们日常生活带来严 重影响，尤其是其会设及人身安全问题。因此，高分子材料的阻燃极其重要。常用面系阻燃 剂在燃烧中会分解出大量有毒烟雾，易使在场人员中毒、窒息并影响视觉和逃生，甚至还有 致癌的威胁，因此很多发达国家已禁止使用。
[0003] 与面素阻燃剂相比，蒙脱±等层状娃酸盐具有低烟、无毒、无腐蚀性的优点，是目 前阻燃材料研究的一个热点。但蒙脱±还存在阻燃效果不显著等问题需要进一步研究和解 决，该些问题的解决对于蒙脱±等矿产资源作为阻燃剂的应用极为关键。
[0004] 中国专利CN103788407A公开了一种多孔柱撑层状娃酸盐阻燃剂的制备方法，该 方法包括（1)含磯有机层状娃酸盐的制备；（2)含磯-氮有机层状娃酸盐的制备；（3)含 磯-氮-娃柱撑层状娃酸盐的制备；(4)磯-氮-娃柱撑多孔娃酸盐阻燃剂的制备四个步 骤。但该专利所制备的阻燃剂需要经过高温赔烧，表面不存在任何有机物质，和有机聚合物 的相容性较差，如加入有机聚合物，在一定程度上会损坏聚合物的物理机械性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高蒙脱±阻 燃效果、提高其与有机聚合物的相容性、拓展应用范围的磯-氮-娃协效层状娃酸盐阻燃剂 的制备方法。
[0006] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0007] -种磯-氮-娃协效层状娃酸盐阻燃剂的制备方法，采用W下步骤：
[0008] (1)无机蒙脱上的酸化改性：
[0009] 将纯水的抑值调至4-5,加入蒙脱±，60-80°C水浴加热揽拌20-40min，揽拌速率 2000-40(K)r/min，产物离屯、沉淀、洗漆、烘干，得酸化蒙脱±;
[0010] (2)季戊四醇溶液的制备；
[0011] 将季戊四醇和己酸己醋混合，60~80°C揽拌1~化，得季戊四醇溶液；
[0012] (3)季戊四醇改性有机蒙脱±的制备；
[0013] 在氮气保护下，将季戊四醇溶液和酸化蒙脱±混合，加热至70~90°C，保温揽拌 1~化，收集其中的固体为季戊四醇改性有机蒙脱±;
[0014] (4)目标阻燃剂的制备：
[0015] 在氮气保护下，将季戊四醇改性有机蒙脱±和9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂 菲-10-氧化物混合，70~90°C揽拌1~化，产物离屯、沉淀，70~90°C真空干燥2~化，得 目标阻燃剂。
[0016] 步骤（1)采用盐酸溶液酸化蒙脱上。
[0017] 步骤（2)中季戊四醇和己酸己醋的比例为l-5g/20-40ml。
[0018] 步骤（3)中季戊四醇溶液和酸化蒙脱±的比例为5-10g/l-3g。
[001引步骤（4)中季戊四醇改性有机蒙脱±和9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂菲-10-氧 化物的比例为5-10g/30-50g。
[0020] 与现有技术相比，本发明采用9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂菲-10-氧化物值0P0) 作为反应原料，由于D0P0结构中含有P-H键，极具活性，可反应生成许多衍生物；另外，D0P0 分子结构中含有联苯环和菲环结构，特别是侧磯基团W环状〇 =P-〇键的方式引入，比一般 的、未成环的有机磯酸醋热稳定性高，阻燃性能更好，该阻燃剂无面、无烟、无毒，不迁移，阻 燃性能持久。
[0021] 本发明所制备的阻燃剂表面含有较多的有机物质，可W应用于橡胶工业和电缆行 业中，既可替代或部分替代传统的价格较高、环境不友好W及损害聚合物其它性能的阻燃 和补强材料，如；面素阻燃剂、膨胀型阻燃剂、氨氧化物阻燃剂、白炭黑和炭黑等，有利于传 统产业的提升，也可提高橡胶材料的阻燃和力学等性能，有利于打开蒙脱±等矿产资源的 应用市场，所W该研究成果具有可观的经济效益和一定的社会影响。
【具体实施方式】
[0022] 一种磯-氮-娃协效层状娃酸盐阻燃剂的制备方法，采用W下步骤：
[0023] (1)无机蒙脱上的酸化改性：
[0024] 采用盐酸将纯水的抑值调至4-5,加入蒙脱±，60-801：水浴加热揽拌20-40min， 揽拌速率2000-40(K)r/min，产物离屯、沉淀、洗漆、烘干，得酸化蒙脱±;
[00巧](2)季戊四醇溶液的制备；
[0026] 将季戊四醇和己酸己醋混合，季戊四醇和己酸己醋的比例为l-5g/20-40ml，然后 在60~80°C揽拌1~化，得季戊四醇溶液；
[0027] (3)季戊四醇改性有机蒙脱±的制备；
[0028] 在氮气保护下，将季戊四醇溶液和酸化蒙脱±混合，季戊四醇溶液和酸化蒙脱± 的比例为5-10g/l-3g加热至70~90°C，保温揽拌1~化，收集其中的固体为季戊四醇改 性有机蒙脱±;
[0029] (4)目标阻燃剂的制备：
[0030] 在氮气保护下，将季戊四醇改性有机蒙脱±和9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂 菲-10-氧化物混合，季戊四醇改性有机蒙脱±和9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂菲-10-氧 化物的比例为5-10g/30-50g，70~90°C揽拌1~化，产物离屯、沉淀，70~90°C真空干燥 2~化，得目标阻燃剂。
[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032] 采用透射电镜法观察层状娃酸盐阻燃剂的粒子尺寸；
[0033] 采用《聚合物/层状娃酸盐纳米复合材料理论与实践》（漆宗能，尚文宇编著，化学 工业出版社，2002)规定的热失重法，测试层状娃酸盐阻燃剂的热失重中屯、温度。
[0034] 实施例1
[00巧]用5g盐酸将20g纯水的抑值调至5,加入5g蒙脱±，60°C水浴加热揽拌20min，揽 拌速率2000r/min，产物离屯、沉淀、洗漆、烘干，得酸化蒙脱±。将Ig季戊四醇和20ml己酸己 醋混合，60°C揽拌比，得季戊四醇溶液。在氮气保护下，将5g季戊四醇溶液和Ig酸化蒙脱 ±混合，加热至70°C，保温揽拌比，收集其中的固体，即为季戊四醇改性有机蒙脱±。在氮 气保护下，将5g季戊四醇改性有机蒙脱±和30g9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂菲-10-氧 化物值OPO)混合，70°C揽拌化，产物离屯、沉淀，70°C真空干燥化，得目标阻燃剂。
[0036] 最终阻燃剂的粒子尺寸W及热失重中屯、温度，见表1。
[0037] 实施例2
[0038] 用8g盐酸将30g纯水的抑值调至4. 5,加入8g蒙脱±，70°C水浴加热揽拌30min， 揽拌速率3000r/min，产物离屯、沉淀、洗漆、烘干，得酸化蒙脱±。将3g季戊四醇和30ml己 酸己醋混合，70°C揽拌1.化，得季戊四醇溶液。在氮气保护下，将8g季戊四醇溶液和2g酸 化蒙脱±混合，加热至8(TC，保温揽拌化，收集其中的固体，即为季戊四醇改性有机蒙脱 ± ;在氮气保护下，将8g季戊四醇改性有机蒙脱±和40g9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂 菲-10-氧化物值0P0)混合，80°C揽拌1.化，产物离屯、沉淀，80°C真空干燥化，得目标阻燃 剂。
[0039] 最终阻燃剂的粒子尺寸W及热失重中屯、温度，见表1。
[0040] 实施例3
[0041] 用lOg盐酸将20g纯水的抑值调至4,加入lOg蒙脱±，80°C水浴加热揽拌40min， 揽拌速率4000r/min，产物离屯、沉淀、洗漆、烘干，得酸化蒙脱±。将5g季戊四醇和40ml己 酸己醋混合，80°C揽拌比，得季戊四醇溶液。在氮气保护下，将lOg季戊四醇溶液和3g酸 化蒙脱±混合，加热至90°C，保温揽拌化，收集其中的固体，即为季戊四醇改性有机蒙脱 上；在氮气保护下，将lOg季戊四醇改性有机蒙脱上和50g9,10-二氨-9-氧杂-10-磯杂 菲-10-氧化物值0P0)混合，90°C揽拌比，产物离屯、沉淀，90°C真空干燥化，得目标阻燃剂。
[0042] 最终阻燃剂的粒子尺寸W及热失重中屯、温度，见表1。
[0043] 表1最终阻燃剂的粒子尺寸和热失重中屯、温度
[0044]
【主权项】
1. 一种磷-氮-硅协效层状硅酸盐阻燃剂的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步 骤： (1) 无机蒙脱土的酸化改性： 将纯水的pH值调至4-5，加入蒙脱土，60-80 °C水浴加热搅拌20-40min，搅拌速率 2000-4000r/min，产物离心沉淀、洗涤、烘干，得酸化蒙脱土； (2) 季戊四醇溶液的制备： 将季戊四醇和乙酸乙酯混合，60~80°C搅拌1~2h，得季戊四醇溶液； (3) 季戊四醇改性有机蒙脱土的制备： 在氮气保护下，将季戊四醇溶液和酸化蒙脱土混合，加热至70~90°C，保温搅拌1~ 3h，收集其中的固体为季戊四醇改性有机蒙脱土； (4) 目标阻燃剂的制备： 在氮气保护下，将季戊四醇改性有机蒙脱土和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧 化物混合，70~90°C搅拌1~2h，产物离心沉淀，70~90°C真空干燥2~4h，得目标阻燃 剂。
2. 根据权利要求1所述的一种磷_氮-硅协效层状硅酸盐阻燃剂的制备方法，其特征 在于，步骤（1)采用盐酸溶液酸化蒙脱土。
3. 根据权利要求1所述的一种磷_氮-硅协效层状硅酸盐阻燃剂的制备方法，其特征 在于，步骤（2)中季戊四醇和乙酸乙酯的比例为l-5g/20-40ml。
4. 根据权利要求1所述的一种磷_氮-硅协效层状硅酸盐阻燃剂的制备方法，其特征 在于，步骤（3)中季戊四醇溶液和酸化蒙脱土的比例为5-10g/l-3g。
5. 根据权利要求1所述的一种磷_氮-硅协效层状硅酸盐阻燃剂的制备方法，其特征 在于，步骤（4)中季戊四醇改性有机蒙脱土和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化 物的比例为5-10g/30-50g。
【专利摘要】本发明涉及一种磷-氮-硅协效层状硅酸盐阻燃剂的制备方法，包括(1)无机蒙脱土的酸化改性；(2)季戊四醇溶液的制备；(3)季戊四醇改性有机蒙脱土的制备；(4)目标阻燃剂的制备四个步骤。与现有技术相比，本发明可以应用于橡胶工业和电缆行业中，既可替代或部分替代传统的价格较高、环境不友好以及损害聚合物其它性能的阻燃和补强材料，有利于传统产业的提升，也可提高橡胶材料的阻燃和力学等性能，有利于打开蒙脱土等矿产资源的应用市场。
【IPC分类】C08K5-5313, C08K9-04, C08K3-34
【公开号】CN104774344
【申请号】CN201510167353
【发明人】潘晨, 李茹梦, 吴佳明, 王锦成
【申请人】上海工程技术大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月9日