一种亚微米级有机螺环磷酸铝阻燃剂及其制备方法

文档序号:9446875阅读:414来源:国知局
一种亚微米级有机螺环磷酸铝阻燃剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,属于阻燃剂领 域。
【背景技术】
[0002] 随着环境保护的呼声日益高涨和我国经济技术的快速发展,阻燃剂无面化成为了 目前研究的热点。憐系阻燃剂是一类阻燃性能优越的无面阻燃剂,能在聚集相和气相发挥 阻燃效果,而且成烟量少、放热量小、毒性低,已被广泛应用于高聚物材料的阻燃中。但是目 前使用的憐系阻燃剂耐热性差,挥发性大,易迁移,相容性差、且阻燃剂的阻燃效果与含憐 量大致成正比,运些缺点在一定程度上限制了它的应用。金属侣离子的加入,一方面增强阻 燃效果,另一方面降低阻燃剂的挥发,抑烟效果也明显提升。同时,相关实验表明,阻燃剂粒 径的降低可W有效降低阻燃剂的用量,显著提高高聚物材料的阻燃性能、热性能,对其力学 性能影响较小,因此,开发粒径更小、分布范围窄、成炭效果好、相容性好、不易迁移且价格 低廉的新型憐酸侣阻燃剂成为今后发展的重要方向。 W03] 关于有机憐酸侣类阻燃剂,目前还没有大量相关专利报道。中国专利 (CN102086401A)公开了一种有机麟酸侣阻燃剂甲基麟酸甲醋侣的制备方法,热分解溫度高 于325°C,可W应用于热塑性高分子材料的阻燃中,然而运种生产方式反应步骤复杂,有副 产物,而且产物粒径较大,在基材中分散性不佳。中国专利(CN103102508A)报道了一种纳 米有机麟酸侣盐阻燃剂及其制备方法,制得了粒径均在1ymW下的产品,在ABS塑料中具 有很好的阻燃效果,但其反应时间过长,所需助剂种类多,粒径范围分布较广,不利于工业 化生产。美国专利扣S4973727)用氨氧化侣与甲基麟酸二甲醋反应制备有机麟酸侣类阻燃 剂,氨氧化侣在溶剂中溶解度较小,反应活性较低,反应不仅耗时,而且增加了能耗。W上专 利都成功地制备出了有机憐酸侣阻燃剂,但仍然存在着诸多缺点,限制了运类阻燃剂的工 业化生产及应用推广。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于针对现有有机憐酸侣制备技术的不足,结合螺环憐酸醋优异的 成炭性能及热稳定性,提供一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,通过该方 法制备的有机螺环憐酸侣粒径小于0. 7ym,粒径分布范围窄,分散性好,与高聚物基体的相 容性良好。 阳0化]一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂,白色粉末状,粒径小于0.7ym,烙点为 261~263°C,结构式如下:
[0006]
[0007] 一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂的制备方法,具体描述本发明制备阻燃剂的 步骤如下:
[0008] (1)按体积比1:2~10配制醇和水的醇水混合溶液,向醇水混合溶液中加入表面 活性剂,表面活性剂的质量为醇水混合溶液总质量的0. 1~2. 5%,揽拌溶解得到醇水溶 剂,加入DPP与碱水溶液,揽拌均匀,维持抑值为6~7. 5,得到DPP的钢盐或钟盐溶液。
[0009] 似向步骤(1)得到的DPP的钢盐或钟盐溶液中按DPP与侣离子摩尔比为3:2~ 4加入可溶性侣盐,在揽拌下加入碱水溶液,调节pH值为6~7,在室溫~90°C下反应直至 DPP的钢盐或钟盐反应完全;然后冷却至室溫、过滤、洗涂、真空干燥后得到有机螺环憐酸 侣阻燃剂。
[0010]
[0011] 所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、下醇、戊醇、己醇、正下醇、异下醇的一种或多种的混合 物,优选为甲醇、乙醇、丙醇、下醇的一种或混合物。
[0012] 所述的表面活性剂为十二烷基苯横酸钢、十二烷基硫酸钢、聚乙締化咯烧酬、聚乙 締醇中的一种或多种的混合物。
[0013] 所用的碱为氨氧化钢或氨氧化钟。碱水溶液浓度可为0. 5~8mol/L;可溶性侣盐 水溶液浓度可为0. 2~3mol/L。
[0014] 所用的可溶性侣盐为硫酸侣、硝酸侣、氯化侣、十八水合硫酸侣、九水合硝酸侣、六 水合氯化侣中的一种或混合物。 阳01引步骤(1)中醇和水的体积比优选为1:2~5。
[0016] 步骤(1)中表面活性剂用量优选为醇水混合溶液总质量的0. 5~1%。
[0017] 步骤(1)中DPP与碱反应维持抑值优选为6.5~6.8。 阳01引步骤(1)中揽拌速度>250转/分钟。
[0019] 步骤似中可溶性侣盐用量优选为DPP与侣离子摩尔比为3:2. 1~2. 5。
[0020] 步骤(2)中反应体系维持抑值优选为6. 2~6. 5。
[0021] 步骤(2)中II与可溶性侣盐的反应溫度优选为50~80°C。 阳02引步骤似中揽拌速度>300转/分钟。 阳02引步骤似中真空干燥溫度为80~180°C,真空度10~30臟化。
[0024] 有益效果
[00巧]1、本发明的一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,制备有机螺环憐 酸侣粒径小于0. 7ym,粒径分布范围窄,达到亚微米级,可W有效降低阻燃剂在聚合物中的 用量。
[00%]2、本发明的一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,带有螺环结构的 有机螺环憐酸侣具有刚性结构,结构稳定,螺环结构赋予较高的热稳定性。
[0027] 3、本发明的一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,反应可在室溫下 进行,反应混合物冷却至室溫、过滤、洗涂、真空干燥后得到产品,后处理简单,操作方便。
[0028] 4、本发明的一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,将憐系阻燃剂与 带有优良阻燃性能的侣盐设计于一个分子中,从根本上解决了材料阻燃过程中阻燃剂的复 配W及符合阻燃体系各组分分布不均等问题。
[0029] 5、本发明的一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,通过分别向热塑 材料PBT树脂、PET树脂、PA树脂中渗入15~20%的有机螺环憐酸侣后进行阻燃效果测试 表明,有机螺环憐酸侣分散性好,与聚合物基材相容性良好,阻燃性能氧指数高于32,化-94 为V-0级,具有良好的阻燃效果。
[0030] 6、本发明的一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂及其制备方法,制备有机螺环憐 酸侣原料种类少,成本低廉,只需两步反应,均W水和醇为溶剂,避免使用其他有机溶剂,不 会造成环境污染。
【附图说明】
[0031] 图1为实施例1得到的亚微米级有机螺环憐酸侣的粒径分布曲线。
【具体实施方式】
[0032] 下面实施例进一步说明本发明。 阳〇3引 实施例1 :
[0034] 一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂,白色粉末状,粒径小于0.7ym,烙点为 261~263°C,结构式如下:
[0035]
[0036] 在容器中加入1500ml水及300ml乙醇配制的醇水混合溶液,向上述醇水混合溶 液中加入2. 7g聚乙締化咯烧酬揽拌下溶解,向该溶液中加入130gDPP,揽拌条件下溶解, 再加入碱水溶液调节抑值到6. 7,揽拌混合均匀,再向上述溶液中加入140g九水合硝酸 侣,揽拌下混合均匀,加入碱水溶液调节抑值到6. 3, 70°C揽拌反应4小时,反应结束后冷 却至室溫,过滤,水洗,80°C真空烘干得亚微米级有机螺环憐酸侣131g,所得产品纯度达到 99. 3%,粒径为457nm,分布范围窄,如图1所示。
[0037] 实施例2 :
[0038] 一种亚微米级有机螺环憐酸侣阻燃剂,白色粉末状,粒径小于0.7ym,烙点为 261~263°C,结构式如下:
[0039]
[0040] 在容器中加入1200ml水及300ml甲醇配制的醇水混合溶液,向上述醇水混合溶液 中加入2. 3g十二烷基苯横酸钢揽拌下溶解,向该溶液中加入104gDPP,揽拌条件下溶解, 再加入碱水溶液调节抑值到6. 6,揽拌混合均匀,再向上述溶液中加入72g六
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