一种A级防火复合板用复合环保型阻燃剂及其制备方法与流程

一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂及其制备方法，其主要应用于防火阻燃领域。


背景技术：

2.氢氧化铝具有阻燃，消烟的功能，被广泛应用于阻燃剂领域，随着人们防火意识的逐渐增强，家庭装修中使用的防火板材越来越多，对防火板的填充材料要求也越来越高。市面上的阻燃剂与复合板材之间的复合性能不好，存在不相容，分散不均匀的问题，造成复合板材的阻燃性能差，机械性能不好，如何提高防火板材与阻燃填料的相容性是一个至关重要的问题。


技术实现要素：

3.为了提高阻燃剂与其他复合材料的相容性，进一步提高阻燃性能，本发明的第一个方面提供了一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，制备原料包括，氢氧化镁，氢氧化铝，纳米二氧化硅，聚磷酸铵，助剂，偶联剂，表面活性剂，分散剂。
4.作为一种优选的实施方式，所述氢氧化铝为氢氧化铝微粉，粒径为1.5-60μm。
5.作为一种优选的实施方式，所述氢氧化铝微粉为脂肪酸改性氢氧化铝微粉。
6.作为一种优选的实施方式，所述氢氧化镁为氢氧化镁微粉，粒径为1.5-60μm。
7.作为一种优选的实施方式，所述脂肪酸含10-36个碳原子，脂肪酸选自癸酸、硬脂酸、月桂酸、豆蔻酸、花生酸中的一种或几种的组合。
8.作为一种优选的实施方式，所述聚磷酸铵的分子量为1000-2000。
9.作为一种优选的实施方式，所述助剂选自硼酸锌、二氧化钛、氧化铝、次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二甲基次磷酸铝、硅微粉、石英粉、滑石粉、碳酸钙、硅灰石粉、石墨中的一种或几种的组合。
10.作为一种优选的实施方式，所述偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、烯烃基硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的组合。
11.作为一种优选的实施方式，所述表面活性剂为两性表面活性剂，选自十二烷基氨基丙酸、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、十八烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、椰油酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺中的一种或几种的组合。
12.作为一种优选的实施方式，所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠中的一种或几种的组合。
13.本发明的第二个方面提供了一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
14.(1)将氢氧化镁，氢氧化铝混合，搅拌10-15min；
15.(2)将二氧化硅，聚磷酸铵，助剂，分散剂混合20-30min后加入到步骤1的混合物
中；
16.(3)将所得的混合物加热，升温至80-105℃，反应5-10min，以喷雾的形式加入偶联剂和表面活性剂的混合物，搅拌20-40min，即得。
17.作为一种优选的实施方式，所述a级防火复合板用复合环保型阻燃剂可以应用于防火复合板，防火铝塑板，阻燃篷布，电缆料领域。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.(1)本发明所述a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，在氢氧化镁和氢氧化铝微粉的基础上复合其他组分，得到一种全新类型的无卤阻燃剂，阻燃性能优异，与防火复合板有很好的相容性。
20.(2)本发明所述a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，通过氢氧化镁和氢氧化铝微粉和二氧化硅和聚磷酸铵和分散剂的协同作用，进一步提高了阻燃剂的阻燃性能。
21.(3)本发明所述a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，在与其他防火材料复合时，可以提高防火材料整体的力学性能，提高了防火板的拉伸强度和断裂伸长率。
具体实施方式
22.为了提高阻燃剂与其他复合材料的相容性，进一步提高阻燃性能，本发明的第一个方面提供了一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，制备原料包括，氢氧化镁，氢氧化铝，纳米二氧化硅，聚磷酸铵，助剂，偶联剂，表面活性剂，分散剂。
23.作为一种优选的实施方式，制备原料以重量份计包括，氢氧化镁10-30份，氢氧化铝30-65份，纳米二氧化硅3-5份，聚磷酸铵2-6份，助剂0.2-0.5份，偶联剂0.5-1份，表面活性剂1-3份，分散剂0.2-0.5份。
24.作为一种优选的实施方式，所述二氧化硅的粒径为2-5μm。
25.作为一种优选的实施方式，所述氢氧化铝为氢氧化铝微粉，粒径为1.5-60μm。
26.作为一种优选的实施方式，所述氢氧化铝微粉为脂肪酸改性氢氧化铝微粉。
27.作为一种优选的实施方式，所述氢氧化镁为氢氧化镁微粉，粒径为1.5-60μm。
28.作为一种优选的实施方式，所述脂肪酸含10-36个碳原子，脂肪酸选自癸酸、硬脂酸、月桂酸、豆蔻酸、花生酸中的一种或几种的组合。
29.作为一种优选的实施方式，所述脂肪酸的重量份为0.025-0.04份。
30.作为一种优选的实施方式，所述脂肪酸为月桂酸，氢氧化铝微粉与月桂酸的重量比为1：(0.001-0.01)。
31.进一步优选，所述氢氧化铝微粉与月桂酸的重量比为1：0.005。
32.作为一种优选的实施方式，脂肪酸改性氢氧化铝微粉的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化铝微粉置于烧杯中，加入去离子水，形成合适的固液比，混合搅拌，搅拌速率为500r/min，在搅拌过程中加入脂肪酸，110-130℃恒温水浴加热30-60min，取出抽滤烘干即得。
33.申请人在实验过程中发现氢氧化铝为氢氧化铝微粉，粒径为1.5-50μm，氢氧化铝微粉为脂肪酸改性氢氧化铝微粉时制得的阻燃剂与防火复合材料具有良好的相容性，使用本发明所述阻燃剂制得的防火复合材料具有良好阻燃性能的同时还具有良好的力学性能。猜测可能的原因是：采用粒径为1.5-50μm的氢氧化铝微粉具有较大的比表面积，脂肪酸与
氢氧化铝微粉表面的酸性位点结合，形成脂肪酸盐，键合力较牢固，包覆率高，改性效果好。经过脂肪酸改性后的氢氧化铝微粉表面极性大大降低，表面能减小，分散性提高，与铝芯防火板的相容性大大提高，并且脂肪酸改性后的氢氧化铝微粉在防火板中可以起到刚性粒子增韧的作用，提高防火板的拉伸强度和断裂伸长率，提高了防火板的力学性能。
34.作为一种优选的实施方式，所述聚磷酸铵的分子量为1000-2000。
35.申请人发现聚磷酸铵的分子量为1000-2000时，聚磷酸铵与溶剂的亲和力较小，易于与氢氧化铝微粉反应，生成复合阻燃剂，能够进一步提高阻燃效果。
36.作为一种优选的实施方式，所述助剂选自硼酸锌、二氧化钛、氧化铝、次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、二甲基次磷酸铝、硅微粉、石英粉、滑石粉、碳酸钙、硅灰石粉、石墨中的一种或几种的组合。
37.作为一种优选的实施方式，所述助剂为二乙基次磷酸铝。
38.作为一种优选的实施方式，所述偶联剂选自乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、烯烃基硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种的组合。
39.作为一种优选的实施方式，所述偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂。
40.作为一种优选的实施方式，所述表面活性剂为两性表面活性剂，选自十二烷基氨基丙酸、十二烷基羟丙基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、十八烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、椰油酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺中的一种或几种的组合。
41.作为一种优选的实施方式，所述表面活性剂选自十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十四烷基二羟乙基氧化胺的组合。
42.作为一种优选的实施方式，所述十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十四烷基二羟乙基氧化胺的重量比为1：(1.5-2.3)。
43.作为一种优选的实施方式，所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠中的一种或几种的组合。
44.作为一种优选的实施方式，所述分散剂为三聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠的组合，重量比为2：(3-4)。
45.本发明的第二个方面提供了一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
46.(1)将氢氧化镁，氢氧化铝混合，搅拌10-15min；
47.(2)将二氧化硅，聚磷酸铵，助剂，分散剂混合20-30min后加入到步骤1的混合物中；
48.(3)将所得的混合物加热，升温至80-105℃，反应5-10min，以喷雾的形式加入偶联剂和表面活性剂的混合物，搅拌20-40min，即得。
49.作为一种优选的实施方式，所述a级防火复合板用复合环保型阻燃剂可以应用于防火复合板，防火铝塑板，阻燃篷布，电缆料领域。
50.下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
51.另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
52.实施例1
53.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，制备原料以重量份计包括，氢氧化镁15份，改性氢氧化铝微粉65份，纳米二氧化硅4份，聚磷酸铵4份，二乙基次磷酸铝0.3份，偶联剂0.6份，表面活性剂2份，分散剂0.4份。
54.所述纳米二氧化硅的粒径为5μm，购自麦克林试剂公司。
55.所述氢氧化镁为氢氧化镁微粉，粒径为35μm。
56.所述聚磷酸铵的分子量为1500，购自麦克林试剂公司。
57.所述偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷kh-172，购自晨光化学，牌号为cg-v172。
58.所述表面活性剂为十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十四烷基二羟乙基氧化胺，重量比为1：2。
59.所述分散剂为三聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠，重量比为2：3.5。
60.所述改性氢氧化铝微粉的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化铝微粉置于烧杯中，加入去离子水，混合搅拌，搅拌速率为500r/min，在搅拌过程中加入月桂酸，115℃恒温水浴加热60min，抽滤烘干即得。
61.所述月桂酸的重量份为0.035份，所述氢氧化铝微粉的重量份为35份，粒径为35μm，购自麦克林试剂公司。
62.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
63.(1)将氢氧化镁，改性氢氧化铝微粉混合，搅拌13min；
64.(2)将二氧化硅，聚磷酸铵，二乙基次磷酸铝，分散剂混合25min后加入到步骤1的混合物中；
65.(3)将所得的混合物加热，升温至90℃，反应8min，以喷雾的形式加入偶联剂和表面活性剂的混合物，搅拌35min即得。
66.实施例2
67.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，制备原料以重量份计包括，氢氧化镁20份，改性氢氧化铝微粉60份，纳米二氧化硅5份，聚磷酸铵6份，二甲基次磷酸铝0.5份，偶联剂1份，表面活性剂3份，分散剂0.5份。
68.所述氢氧化镁为氢氧化镁微粉，粒径为15μm。
69.所述纳米二氧化硅的粒径为5μm，购自麦克林试剂公司。
70.所述聚磷酸铵的分子量为1000，购自山东昶盛阻燃新材料有限公司。
71.所述偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷kh-172，购自晨光化学，牌号为cg-v172。
72.所述表面活性剂为十二烷基羟丙基磺基甜菜碱和十四烷基二羟乙基氧化胺，重量比为1：1.7。
73.所述分散剂为三聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠，重量比为2：3.2。
74.所述改性氢氧化铝微粉的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化铝微粉置于烧杯中，加入去离子水，混合搅拌，搅拌速率为500r/min，在搅拌过程中加入月桂酸，120℃恒温水浴加热40min，抽滤烘干即得。
75.所述月桂酸的重量份为0.04份，所述氢氧化铝微粉的重量份为40份，粒径为15μm，
购自麦克林试剂公司。
76.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
77.(1)将氢氧化镁，改性氢氧化铝微粉混合，搅拌10min；
78.(2)将二氧化硅，聚磷酸铵，二甲基次磷酸铝，分散剂混合30min后加入到步骤1的混合物中；
79.(3)将所得的混合物加热，升温至90℃，反应8min，以喷雾的形式加入偶联剂和表面活性剂的混合物，搅拌30min即得。
80.实施例3
81.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂，制备原料以重量份计包括，氢氧化镁25份，改性氢氧化铝微粉65份，纳米二氧化硅3份，聚磷酸铵5份，二乙基次磷酸铝0.4份，偶联剂0.7份，表面活性剂1份，分散剂0.3份。
82.所述氢氧化镁为氢氧化镁微粉，粒径为45μm。
83.所述纳米二氧化硅的粒径为5μm，购自麦克林试剂公司。
84.所述聚磷酸铵的分子量为1500，购自麦克林试剂公司。
85.所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷kh-151，购自晨光化学，牌号为cg-v151。
86.所述表面活性剂为十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱和椰油酰胺丙基氧化胺，重量比为1：2。
87.所述分散剂为三乙基己基磷酸和十二烷基硫酸钠，重量比为2：3.5。
88.所述改性氢氧化铝微粉的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化铝微粉置于烧杯中，加入去离子水，混合搅拌，搅拌速率为500r/min，在搅拌过程中加入硬脂酸，120℃恒温水浴加热30min，抽滤烘干即得。
89.所述硬脂酸的重量份为0.035份，所述氢氧化铝微粉的重量份为35份，粒径为45μm，购自麦克林试剂公司。
90.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
91.(1)将氢氧化镁，改性氢氧化铝微粉混合，搅拌13min；
92.(2)将二氧化硅，聚磷酸铵，二乙基次磷酸铝，分散剂混合30min后加入到步骤1的混合物中；
93.(3)将所得的混合物加热，升温至95℃，反应8min，以喷雾的形式加入偶联剂和表面活性剂的混合物，搅拌30min即得。
94.实施例4
95.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂及制备方法和应用，具体步骤同实施例1，不同点在于氢氧化铝为未改性的氢氧化铝微粉。
96.实施例5
97.一种a级防火复合板用复合环保型阻燃剂及制备方法和应用，具体步骤同实施例1，不同点在于表面活性剂为十四烷基二羟乙基氧化胺。
98.性能测试：
99.1.依据hg/t 4530-2013标准测试所得的复合型环保阻燃剂的灼烧失量，粒径，水分，白度。
100.2.将制得的复合型环保阻燃剂应用于铝芯复合板中，依据gb/t 228.1-2010标准
测试板材的拉伸强度和断裂伸长率。
101.3.燃烧性能：依据gb 8624-2012标准测试制得的防火板的燃烧性能。
102.4.剥离强度：依据gb/t 2791-1995标准将所制得的阻燃剂应用于防火板中，测试复合防火板的剥离强度。
103.5.烟密度：依据gb/t 8323标准测试制得的复合防火板的燃烧烟密度。
104.将实施例1-5依据上述标准进行测试，结果见于表1。
105.表1
106.