一种有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机硅橡胶废料的回收利用领域，尤其涉及一种有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]有机硅橡胶由于具有突出的耐高温性能、抗氧化性、耐老化性、耐候性和低温屈挠性，其应用范围越来越广泛。但是，其原料价格昂贵，且在加工成型和应用中总有废料出现。这些废料由于经过高温硫化，分子链相互交联，因此不能自然降解；如果不妥善处理，会严重污染环境。目前，如何回收废料并将其再度合理利用，以实现资源的可持续发展吸引着人们的目光。
[0003]目前高分子材料高聚物已广泛应用于工业生产及日常生活中。大多数高分子材料高聚物都是易燃的，在可燃固体火灾中占有主导地位。因此阻燃型的高分子材料高聚物成为材料领域的一个重点研究方向，添加型阻燃剂是目前使用最为广泛的。目前，添加型阻燃剂的年使用量超过100万吨。其中:(1)无机阻燃剂如氢氧化镁和氢氧化铝虽然同时具有阻燃和抑烟作用且燃烧时不产生有毒气体和腐蚀性气体，但因所需的添加量较大而严重影响被阻燃材料的物理、机械性能及加工性能。(2)有机卤系阻燃剂虽然具有高阻燃效率和高性价比等特点，但因其起阻燃作用的HX是有毒的腐蚀性气体，对环境和人体有害，因此其应用领域已受到限制，己逐渐被淘汰。(3)无卤阻燃剂(IFR)具有低烟、无毒等优点，IFR以磷、氮、碳为主要核心成份，在受热时会产生协同阻燃效应；复配的IFR通常以聚磷酸铵(APP)为酸源，以三聚氰胺(MEL)为发泡剂，以季戊四醇(PER)为成炭剂，受高热时可生成均匀致密的炭质泡沫层，可隔热、隔氧、抑烟、防熔滴，具有很好的阻燃性能；但该类阻燃剂多为亲水性的，与高聚物基材相容性差，且所需的添加量较大，影响了阻燃高分子材料高聚物的物理性能，因此也不能满足高分子材料的需求。(4)有机硅阻燃剂是近年来发展的一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。有机硅阻燃剂在赋予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的加工性能、耐热性能等；但因价格较贵，应用也受到一定限制。
[0004]据英国《聚合物降解与稳定》(Polymer Degradat1nandStability, 90:523-534, 2005)介绍，加入占体系总质量40%的由三聚氰胺硫酸铵和季戊四醇组成的膨胀阻燃剂所制得的阻燃聚丙烯才能达到UL-94V0级别，但因添加膨胀阻燃剂的总量较大而会导致材料的力学性能如拉伸强度和断裂强度下降。
[0005]据美国《聚合物科学杂志》(Journalof Polymer Science, part A:Ploymerchemistry 42:6163-6173, 2004)介绍，将有机蒙脱土与膨胀型阻燃剂协效阻燃聚丙烯时，当有机蒙脱土质量占体系总质量百分含量比为4%时，可以明显降低阻燃聚丙烯的热释放速率；但随着有机蒙脱土含量的增加(超过4%后)因团聚加剧，其阻燃效果反而下降。
[0006]另外，现有采用熔融共混法制得含有氮磷类膨胀阻燃剂或者含有氮磷类膨胀阻燃剂和阻燃增效剂的阻燃聚合物虽然具有低烟无毒和耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不够理想，耐溶滴性还有待提高，也因所需添加的阻燃剂量较大而会使材料的力学性能如拉伸强度、断裂强度下降，且生产成本较高。
【发明内容】
[0007]为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂的制备方法。
[0008]本发明是采取以下技术方案来实现的:一种有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，它包括原料、阻燃增效组合物、催化剂和活性磷化合物，所述原料包括有机硅橡胶废料20~40份；三聚氰胺30~40份；硅烷偶联剂20~30份；强碱10~20份；去离子水20~40份；所述阻燃增效组合物包括碳纳米管6~8份；纳米介孔分子筛2~4份；纳米凹凸棒土 3~5份；微米氮化娃4~6份；微米碳化娃4~8份。
[0009]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，所述原料的重量比为:有机硅橡胶废料30份；三聚氰胺35份；硅烷偶联剂25份；强碱为15份；去离子水为30份。
[0010]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，所述阻燃增效组合物的重量比为碳纳米管7份；纳米介孔分子筛3份；纳米凹凸棒土 4份；微米氮化娃5份；微米碳化娃6份。
[0011]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，所述催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、二月硅酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或辛酸亚锡中的一种。
[0012]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，所述活性磷化合物选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、甲基磷酸二乙酯的一种或几种混合物。
[0013]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，所述硅烷偶联剂是KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂和KH570硅烷偶联剂中的任意一种或多种。
[0014]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，所述纳米介孔分子筛为MCM-41介孔分子筛、MCM-48介孔分子筛、SBA-15介孔分子筛和SBA-16介孔分子筛中的任意一种或多种。
[0015]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，所述制备方法为:
(1)先将有机硅橡胶废料粉碎成粒径不大于2_的颗粒，然后与硅烷偶联剂、强碱催化剂一起加入反应釜，在搅拌作用下，微波加热到30-90°C，保温1-3小时；所述微波加热的功率为 0.8 -1.2kW，频率为 1200-3600MHz ；
(2)过滤后加去离子水萃取，静置分离，取下层液体置于反应釜中；
(3)再向反应釜中加入三聚氰胺、阻燃增效组合物和活性磷化合物，在搅拌作用下，超声处理0.5-1.5小时；所述超声波处理的功率为150-250W，频率为20_40kHz ；
(4)冷却，过滤，洗涤反应产物，干燥后，即得到基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂。
[0016]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，步骤(I)中微波加热到40-60°C，保温1.5-2.5小时；所述微波加热的功率为0.9 -1.lkW，频率为2000-2800MHz。
[0017]上述的一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，步骤(3)中超声处理0.8-1.2小时；所述超声波处理的功率为180-220W，频率为25-35 kHz。
[0018]本发明基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂疏水性能很好，添加到聚丙烯中，可使得聚丙烯的阻燃性能显著提高，阻燃性能达到UL-94 V-O级，极限氧指数可达38.5%以上。另外，还可使聚丙烯燃烧时的发烟情况和滴落情况，以及材料的力学性能(抗拉强度、弯曲强度和冲击强度)也得到明显改善。
【具体实施方式】
[0019]—种有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，它包括原料、阻燃增效组合物、催化剂和活性磷化合物，所述原料包括有机硅橡胶废料20~40份；三聚氰胺30~40份；硅烷偶联剂20-30份；强碱10~20份；去离子水20~40份；所述阻燃增效组合物包括碳纳米管6~8份；纳米介孔分子筛2~4份；纳米凹凸棒土 3~5份；微米氮化娃4~6份；微米碳化娃4~8份。
[0020]实施例1
一种基于有机硅橡胶废料的有机硅阻燃剂，按照重量份的原料为:有机硅橡胶废料30份、三聚氰胺35份、硅烷偶联剂I份、去离子水30份、阻燃增效组合物2份、催化剂5份和活性磷化合物I份；所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为:碳纳米管7份、纳米介孔分子筛3份、纳米凹凸棒土 4份、微米氮化娃5份、微米碳化娃6份。
[0021]所述基于有机硅