本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种成膜性能良好的纸用阻燃剂及其制备方法。
背景技术
纸张是由纤维交织而成，这就使得其具有可燃性，并且燃烧时速度快，形成的火势发展迅猛。在某些特殊行业对纸张的阻燃性就提出要求。要制备具有阻燃效果的纸张一般以下方面考察：首先，原材料若采用阻燃纤维制备，可从源头上制止纸张的燃烧，但以此制备的纸张成本非常高；其次，使纸张与火焰隔离，或降低氧含量和燃烧温度，此法一般采用添加阻燃剂。
使用阻燃剂制备阻燃纸版有3种方法：一是涂布法，将阻燃剂涂布于纸张表面；二是浸渍法，将纸张浸渍于含阻燃剂的溶液中；三是浆内添加法，就是在打浆时将阻燃剂加入。采用浸渍法制备的纸张，存在吸湿性强的缺点。采用浆内添加法制备纸张，会对纸张的性能产生不良影响。采用涂布法制备阻燃纸版，可以有效避免上述两种问题。但是采用涂布法时，会存在阻燃剂分布不均匀，成膜性能不好，易发生老化、断裂的问题。
因此，提供一种成膜性能良好的纸用阻燃剂，能使阻燃剂分布均匀，具有良好的力学性能，不易老化、断裂，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：提供一种成膜性能良好的纸用阻燃剂，解决了现有技术中阻燃剂分布不均匀，成膜性能不好，易发生老化、断裂的问题。
本发明还提供了一种成膜性能良好的纸用阻燃剂的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种成膜性能良好的纸用阻燃剂，包括以下重量份的原料：聚磷酸铵10-30份、十溴二苯乙烷40-100份、改性的醋酸乙烯酯共聚乳液200-500份。
进一步地，所述改性的醋酸乙烯酯共聚乳液由包括以下重量份的组分制成：醋酸乙烯酯100-300份，丙烯酸丁酯50-80份，聚乙烯醇1-3份，纳米二氧化硅1-5份，羟丙基甲基纤维素0.1-1份，水400-1000份，乳化剂1-3份，引发剂1-3份。
进一步地，所述改性的醋酸乙烯酯共聚乳液由包括以下重量份的组分制成：醋酸乙烯酯200份，丙烯酸丁酯60份，聚乙烯醇2份，纳米二氧化硅3份，羟丙基甲基纤维素0.5份，水400份，乳化剂2份，引发剂2份。
进一步地，所述乳剂选自op-10、十二烷基硫酸钠中的一种或两种。
进一步地，所述op-10与十二烷基硫酸钠的质量比为1：2-5。
进一步地，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步地，还包括氢氧化镁10-30份。
本发明所述的制备如上所述的一种成膜性能良好的纸用阻燃剂的方法，包括以下步骤：
步骤1.按重量份准备原料；
步骤2.以改性的醋酸乙烯酯共聚乳液为分散液，加入其他原料，混合均匀，出料。
进一步地，所述改性的醋酸乙烯酯共聚乳液的制备方法包括以下步骤：
步骤a.按重量份准备所述组分；
步骤b.取引发剂，加水制成浓度为5-10wt％的引发剂溶液；
步骤c.将羟丙基甲基纤维素加入8-12倍量的水超声分散均匀后，再加入纳米二氧化硅继续超声分散，得到液体a；
步骤d.取聚乙烯醇，加入余量的水，升温，待聚乙烯醇全部溶解后，降温至50-60℃，加入乳化剂、醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯，乳化20-40min后，加入四分之三总量的引发剂溶液，在70-80℃条件下搅拌反应，待没有单体冷凝回流时，继续滴加余量引发剂溶液，待滴加完毕后，加入步骤c制得的液体a，搅拌条件下保温反应3-4小时后，冷却至室温，出料。
本发明所述的op-10为聚氧乙烯基醚。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明纸用阻燃剂的成膜性能良好，能使阻燃剂分布均匀，具有良好的力学性能，不易老化、断裂。
本发明通过将聚磷酸铵、十溴二苯乙烷与改性的醋酸乙烯酯共聚乳液混合后，得到成膜性能良好的纸用阻燃剂。本发明通过将醋酸乙烯酯与丙烯酸丁酯进行共聚改性，改善其成膜性能，并使其耐水性、耐寒性和耐温变性得到有效提升。
本发明再通过加入分散均匀的羟丙基甲基纤维素和纳米二氧化硅混合液，进一步对醋酸乙烯酯进行改性。其中，纳米二氧化硅能与其共聚物生成硅氧键，有效改善共聚物的成膜性质。羟丙基甲基纤维素作为保护胶体，带有氢键，能使改性后的共聚物分散均匀，同时也能使加入醋酸乙烯酯共聚乳液中的聚磷酸铵、十溴二苯乙烷以及氢氧化镁分散均匀。将本发明涂布于纸上后，羟丙基甲基纤维素还可以与纸纤维紧密结合，加强涂布效果。同时羟丙基甲基纤维素还能加强阻燃剂的力学性能，使涂布在纸上的的阻燃剂不易断裂。
具体实施方式
以下具体实施例可以对本发明的内容做出更为详细的说明，但本发明的主题范围不局限于以下具体实施例，凡是基于本发明内容所实现的技术、工艺均属于本发明的范围。
本发明实施例中阻燃剂的粘度采用dv-1数字式粘度计，室温下测定。阻燃剂的稳定性是将阻燃剂放置三个月，观察阻燃剂状态。阻燃剂吸水率根据gb/t1733-93进行测定。
本发明实施例中纸用阻燃剂的力学性能测试为：将制备好的纸用阻燃剂于真空干燥箱中干燥24h后备用，用刀具将纸用阻燃剂冲成哑铃型标准拉伸实验样条，采用cmt4104型微机控制电子万能试验机测试其拉伸性能。
本发明实施例中纸张的燃烧测试参照gb/t14656-2009进行，具体如下：
将纸张裁成21cm×7cm，通过涂布的方法制得含阻燃剂的纸张，用调整到长度4cm的火焰点火12s后移开火焰，测定余烬时间和纸条炭化的长度。每组燃烧试验进行2次实验。
本发明实施例中纸张的抗张性能测试参照gb/t12914-2008进行，具体如下：
样条尺寸为21cm×1.5cm，量程设置为200mm，拉伸速率为20mm/min，夹间距设置为180mm。抗张性能试验平行2次实验。
实施例中的op-10为聚氧乙烯基醚，聚乙烯醇为聚乙烯醇-1799。
实施例1
本实施例提供了本发明的改性的醋酸乙烯酯共聚乳液的制备，具体为：
步骤a.按重量份准备所述组分：醋酸乙烯酯200份，丙烯酸丁酯60份，聚乙烯醇2份，纳米二氧化硅3份，羟丙基甲基纤维素0.5份，水400份，op-10与十二烷基硫酸钠(质量比1：2)2份，过硫酸钾2份。
步骤b.将过硫酸钾加水制成浓度为5wt％的引发剂溶液；
步骤c.将羟丙基甲基纤维素加10倍量水超声分散均匀后，再加入纳米二氧化硅继续超声分散，得到液体a；
步骤d.取聚乙烯醇，加入余量的水，升温，待聚乙烯醇全部溶解后，降温至50-60℃，加入乳化剂、醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯，乳化30min后，加入四分之三总量的引发剂溶液，在70-80℃条件下搅拌反应，待没有单体冷凝回流时，继续滴加余量引发剂溶液，待滴加完毕后，加入步骤c制得的液体a，搅拌条件下保温反应3小时后，冷却至室温，出料，得到改性的醋酸乙烯酯共聚乳液。
实施例2
本实施例提供了本发明的改性的醋酸乙烯酯共聚乳液的制备，与实施例1相比仅原料组成不同，其余条件均相同。
本实施例的原料组成为：醋酸乙烯酯300份，丙烯酸丁酯50份，聚乙烯醇3份，纳米二氧化硅1份，羟丙基甲基纤维素1份，水400份，十二烷基硫酸钠3份，过硫酸钾1份。
实施例3
本实施例提供了本发明的改性的醋酸乙烯酯共聚乳液的制备，与实施例1相比仅原料组成不同，其余条件均相同。
本实施例的原料组成为：醋酸乙烯酯100份，丙烯酸丁酯80份，聚乙烯醇1份，纳米二氧化硅5份，羟丙基甲基纤维素0.1份，水1000份，op-101份，过硫酸钾3份。
实施例4
本实施例提供了本发明的纸用阻燃剂的制备，具体如下：
步骤1.按重量份准备原料：实施例1制备的改性的醋酸乙烯酯共聚乳液400份，聚磷酸铵20份、十溴二苯乙烷60份；
步骤2.将聚磷酸铵、十溴二苯乙烷依次加入实施例1制备的改性的醋酸乙烯酯共聚乳液中，超声混合均匀，出料。
实施例5
本实施例提供了不同乳化剂的考察。
本实施例中各纸用阻燃剂与实施例4相比，乳化剂的种类及用量不同，其余条件均相同。取本实施例中制得的各纸用阻燃剂，对其粘度、吸水率和稳定性进行测试，结果见表1。
表1
由表1可知，op-10：十二烷基硫酸(质量比)为1：2时，阻燃剂的各项性能最好。
实施例6
本实施例提供了不同的羟丙基甲基纤维素用量的考察。
本实施例中各纸用阻燃剂与实施例4相比，羟丙基甲基纤维素用量不同，其余条件均相同。取本实施例中制得的各纸用阻燃剂，对其粘度、吸水率、稳定性、力学性能进行测试，结果见表2。
取本实施例中制得的各纸用阻燃剂，分别涂抹在同一种纸张上，涂抹量为60g/m2。测试其对纸张阻燃性能的影响，具体结果如表3所示。
表2
表3
由表2和表3可知，羟丙基甲基纤维素用量为0.5份时，各项指标最好。
实施例7
本实施例提供了不同的纳米二氧化硅用量的考察。
本实施例中各纸用阻燃剂与实施例4相比，纳米二氧化硅用量不同，其余条件均相同。取本实施例中制得的各纸用阻燃剂，对其粘度、吸水率、稳定性、力学性能进行测试，结果见表4。
取本实施例中制得的各纸用阻燃剂，分别涂抹在同一种纸张上，涂抹量为60g/m2。测试其对纸张阻燃性能的影响，具体结果如表5所示。
表4
表5
由表4和表5可知，纳米二氧化硅的用量为3份时，各项指标最好。
实施例8
本实施例提供了不同的原料种类及用量的考察。
本实施例中各纸用阻燃剂与实施例4相比，原料种类及用量不同，其余条件均相同。取本实施例中制得的各纸用阻燃剂，分别涂抹在同一种纸张上，涂抹量为60g/m2。测试其对纸张阻燃性能的影响，具体结果如表6所示。
注：本实施中的改性的醋酸乙烯酯共聚乳液均为实施例1制得的改性的醋酸乙烯酯共聚乳液。
由上表可知，本发明的阻燃剂具有良好的阻燃性能。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。