一种磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种阻燃剂的制备方法，具体设及一种憐氮系化合物接枝水滑石阻燃 剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 无面阻燃剂一-有机憐氮化合物具有少烟、低毒、耐水解、稳定性好等优势，水滑 石/聚合物复合材料是一种"绿色环保"的阻燃材料，与传统填充聚合物相比，具有用量少、 成本低、阻燃效能高、发烟量少等优点。结合两者的优势，通过分子设计并合成出能实现 水滑石有机化的有机憐氮系化合物，该化合物与水滑石进行键联反应，得到新型复合阻燃 剂一-憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂。与在聚合物中分别加入水滑石和常规有机阻燃剂 相比，运种新型复合阻燃剂不仅实现水滑石表面的有机化，有利于水滑石在高分子材料的 分散，而且使水滑石和有机阻燃剂更好地发挥协同效应，有利于高分子材料阻燃性能提高。 然而，在憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备中，由于水滑石是无机化合物，在有机溶剂 中分散很差，需加入大量的有机溶剂才能保证反应的顺利进行，反应后需对有机溶剂进行 蒸馈回收，能耗很大，成本高，不利于工业化生产于应用。
[0003] 固相有机反应在有机合成中的应用近年来发展非常迅速，它具有无溶剂、节能、绿 色环保、操作简便、并有利于提高收率、缩短反应时间，甚至可W实现某些在传统条件下不 能进行的反应等优点，因此作为实现"绿色化学"的一个重要途径越来越引起人们的关注。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种具有阻燃性的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂。 阳〇化]本发明还提供一种所述憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] 一种憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂，该阻燃剂是由含胺基的硅烷偶联剂、氯憐 酸二苯醋与粉末状的水滑石通过固相有机反应制得。
[0008] 本发明所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂，其组成含有憐氮系化合物和水滑 石，憐氮系化合物通过化学键接枝水滑石上。
[0009] 作为优选，所述的含胺基的硅烷偶联剂选自3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷或3-氨丙基 Ξ乙氧基硅烷。
[0010] 一种所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备方法，将含胺基的硅烷偶联剂 和氯憐酸二苯醋加入到水滑石中，分散均匀后在通氮气的条件下20~100°C揽拌使其反应 2~6小时，得到憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂。本发明利用固相有机反应合成憐氮系化 合物接枝水滑石阻燃剂，不仅大大简化了合成工艺，而且具有反应成本低、能耗小、无溶剂 等优势，为解决上述复合阻燃剂制备存在的问题提供了一种新的途径。
[0011] 作为优选，所述的水滑石与含胺基的硅烷偶联剂的投料质量比为1.0:0.03~ 0. 35,所述的含胺基的硅烷偶联剂与氯憐酸二苯醋的投料物质的量比为1. 0 :1. 0~1. 7。
[0012] 作为优选，所述的含胺基的硅烷偶联剂选自3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷或3-氨丙基 Ξ乙氧基硅烷。
[0013] 作为优选，所述的工艺条件中，揽拌速率为100~2000转/分钟，通入氮气流率为 1~100立方米/小时。
[0014] 一种所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂在制备阻燃复合材料方面的应用，其 特征在于：憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂占阻燃复合材料总质量的12-18%。
[0015] 所述的阻燃复合材料由憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂与EVAW质量比为85 :15 的比例混合而成。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果体现在如下几方面：
[0017] 1、本发明所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备过程中，硅烷偶联剂的氨 基与憐酷氯反应生成副产物氯化氨，作为硅烷偶联剂与水滑石表面径基缩合反应的催化 剂，使硅烷偶联剂通过固相反应接枝到水滑石表面，有利于水滑石表面憐氮系化合物接枝 率的提局；
[0018] 2、本发明所述的阻燃剂的制备方法采用了无溶剂反应体系，不仅简化了合成工艺 路线，而且降低反应成本、减少能耗和污染物的排放；
[0019] 3、本发明所述的阻燃剂的制备方法利用固相接枝反应，有利于憐氮系化合物在水 滑石表面分散性的提高，增强了对高分子材料的阻燃效果，减少了阻燃剂在高分子材料的 使用量，降低了阻燃材料的成本；
[0020] 4、本发明所述的阻燃剂制备过程操作简便，成本低廉且无溶剂，所得产物无需分 离，易于工业化生产。
【具体实施方式】
[0021] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发 明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落 入本发明保护范围。
[0022] 在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等 均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常 规方法。 阳〇2引实施例1
[0024]将lOOg水滑石加入到连有氮气通入管的揽拌装置中，在揽拌速率为2000转/分 钟的条件下，分别滴加10.Og3-氨丙基Ξ甲基氧基硅烷和13.Og氯憐酸二苯醋，在通入氮 气流率为100立方米/小时条件下l〇(TC反应2小时，制得憐氮系化合物接枝水滑石阻燃 剂，收率为98. 5%。 阳〇2引 实施例2
[00%] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的合成操作同实施例1。水滑石与3-氨丙基Ξ乙 氧基硅烷的投料质量比为1. 0 :〇. 03,3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷与氯憐酸二苯醋的投料物质 的量比为1. 0 :1. 7,揽拌速率为800转/分，反应溫度为50°C，反应时间为4小时，通入氮气 流率为15立方米/小时，收率为98. 4%。
[0027]实施例3
[0028] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的合成操作同实施例1，本实施例采用3-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷、水滑石、氯憐酸二苯醋作为原料。水滑石与3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷的投 料质量比为1. 0 :〇. 35,3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷与氯憐酸二苯醋的投料物质的量比为1. 0 : 1. 0,揽拌速率为1200转/分，反应溫度为80°C，反应时间为2. 5小时，通入氮气流率为40 立方米/小时，收率为97.8%。
[0029] 实施例4
[0030] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的合成操作同实施例1，本实施例采用3-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷、水滑石、氯憐酸二苯醋作为原料。水滑石与3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷的投 料质量比为1.0:〇. 18,3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷与氯憐酸二苯醋的投料物质的量比为1.0: 1. 35,揽拌速率为650转/分，反应溫度为45°C，反应时间为2小时，通入氮气流率为50立 方米/小时，收率为98. 4%。 阳0川 实施例5
[0032] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的合成操作同实施例1，本实施例采用3-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷、水滑石、氯憐酸二苯醋作为原料。水滑石与3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷的投 料质量比为1.0:〇. 26,3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷与氯憐酸二苯醋的投料物质的量比为1.0: 1. 48,揽拌速率为550转/分，反应溫度为30°C，反应时间为4. 5小时，通入氮气流率为80 立方米/小时，收率为97. 7%。
[003引实施例6 :憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的应用
[0034] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备操作同实施例1。将850g乙締-醋酸乙 締共聚物巧VA)和150g憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂放入高速分散机揽拌8分钟，取出 后将上述混合物，经过双螺杆挤出机（加工溫度范围为130~150°C)挤出造粒，得到EVA/ 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂复合材料，锥形量热仪测量该复合材料阻燃性能的结果如 表1所不。
[0035]表1
[0036]
[0037]注：EVA/有机水滑石阻燃剂复合材料：有机水滑石与EVA的质量比为85 :15,有机 水滑石为十二烷基硫酸钢有机化处理的水滑石，十二烷基硫酸钢与水滑石质量比为8:2; EVA/憐氮系化合物接枝水滑石阻燃剂复合材料：憐氮系化合物接枝水滑石阻与EVA的质量 比为85 :15,憐氮系化合物与水滑石质量比为8 :2 ;上述所用的EVA树脂为乙締-醋酸乙締 共聚物，醋酸乙締的质量含量为18%。
[0038] 通过表1可知，与EVA树脂相比，添加了憐氮系化合物接枝水滑石的EVA/憐氮系 化合物接枝水滑石阻燃剂复合材料的热释放速率峰值降低了 68%，点燃时间延长了约19 秒，热释放总量、比消光面积平均值、质量损失平均速率均有不同程度下降，表明憐氮系化 合物接枝水滑石阻燃剂能有效提高EVA树脂的阻燃性能，且其对EVA树脂的阻燃作用优于 同类阻燃剂产品十二烷基硫酸钢有机化处理的水滑石。
[0039] W上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的 限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
【主权项】
1. 一种磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂，其特征在于：该阻燃剂是由含胺基的硅烷偶 联剂、氯磷酸二苯酯与粉末状的水滑石通过固相有机反应制得。2. 根据权利要求1所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂，其特征在于：所述的含胺 基的硅烷偶联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷。3. -种权利要求1所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备方法，其特征在于： 将含胺基的硅烷偶联剂和氯磷酸二苯酯加入到水滑石中，分散均匀后在通氮气的条件下 20~KKTC搅拌使其反应2~6小时，得到磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂。4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的水滑石与含胺基的硅烷偶联 剂的投料质量比为1. 〇 :〇. 03~0. 35,所述的含胺基的硅烷偶联剂与氯磷酸二苯酯的投料 物质的量比为1.0:1.0~1.7。5. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的含胺基的硅烷偶联剂选自 3-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷。6. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的工艺条件中，搅拌速率为 100~2000转/分钟，通入氮气流率为1~100立方米/小时。7. -种权利要求1所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂在制备阻燃复合材料方面 的应用，其特征在于：磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂占阻燃复合材料总质量的12-18%。8. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述的阻燃复合材料由磷氮系化合物接 枝水滑石阻燃剂与EVA以质量比为85 :15的比例混合而成。
【专利摘要】本发明涉及一种阻燃剂的制备方法，具体涉及一种磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备方法。一种磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂，该阻燃剂是由含胺基的硅烷偶联剂、氯磷酸二苯酯与粉末状的水滑石通过固相有机反应制得。本发明所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃剂的制备过程中，硅烷偶联剂的氨基与磷酰氯反应生成副产物氯化氢，作为硅烷偶联剂与水滑石表面羟基缩合反应的催化剂，使硅烷偶联剂通过固相反应接枝到水滑石表面，有利于水滑石表面磷氮系化合物接枝率的提高。
【IPC分类】C08L23/08, C08K9/06, C08K3/26, C08K9/04
【公开号】CN105254923
【申请号】CN201510654206
【发明人】黄国波
【申请人】台州学院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月11日