一种聚磷酸铵基改性阻燃剂及其制备方法与流程

本发明涉及阻燃剂制备领域，具体而言，涉及一种聚磷酸铵基改性阻燃剂及其制备方法。

背景技术：

1、聚磷酸铵（app）作为一种重要的无机磷系阻燃剂，是构成膨胀阻燃体系的重要组成部分，受热分解时不产生有毒气体，阻燃效果好，符合环保趋势。根据平均聚合度（n）的大小，app可分为短链（n=10-20,水溶性）和长链（n>20,水不溶性）。结晶i型app聚合度较低，分子量较小，在水中的水溶性较大，易吸潮，高温易分解，耐水性低等，使其应用受到了较大的限制，使其只能应用于普通防火涂料，纤维，纸张和木材等方面的阻燃。

2、已有研究报道了提高低聚app热稳定性的改性方法，比如公开号为cn102602907b的专利公开了一种采用五氧化二磷提高高温下i型聚磷酸铵反应的活性，加快i性聚磷酸铵改性的反应，改善聚磷酸铵的热稳定性和水溶性特征。

3、本申请发明人长期从事阻燃剂产品的开发，针对低聚app产品的应用研发，目前亟待寻求一种提高低聚app热稳定性的新方法，简便易操作，以使其获得优良的性能，提高低聚app产品附加值，促进app发展。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种聚磷酸铵基改性阻燃剂及其制备方法，以提高低聚合app热稳定性，并且方法简便有效。

2、实现本发明的技术方案：本发明提供的一种聚磷酸铵基改性阻燃剂，其结构包括如下对位取代苯磺酸金属盐及聚磷酸铵：

3、

4、采用对位取代苯磺酸金属盐对app进行改性，其中x可以为：-ch3、-ch2ch3、-nh2，m为二价三价金属离子（al、mg、zn），m为2,3。

5、上述聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，包括对位取代苯磺酸金属盐的制备步骤和其改性app样品的制备步骤；

6、所述对位取代苯磺酸金属盐的制备步骤包括：

7、（a1）将六水合氯化铝溶于蒸馏水，形成金属盐水溶液；

8、（a2）将氢氧化钠溶液加入所述铝盐水溶液，直至所述溶液的ph值为预设ph值范围；

9、（a3）将所得溶液抽滤，取沉淀，用蒸馏水多次洗涤、抽滤，制成滤饼；

10、（a4）将对甲苯磺酸溶于蒸馏水中，形成对甲苯磺酸溶液，并将所得滤饼立即加入至所述甲苯磺酸溶液；

11、（a5）待反应结束后，抽滤，将澄清液旋蒸去除水，再在真空干燥箱干燥得固体；

12、所述对位取代苯磺酸金属盐改性app样品的制备步骤包括：

13、（b1）将上述的固体溶解于水，形成对位取代苯磺酸金属盐溶液；

14、（b2）将低聚app样品溶于水中，形成app溶液；

15、（b3）将所述金属盐溶液加入所述app溶液；

16、（b4）搅拌静置、抽滤，取白色沉淀，并用蒸馏水多次淋洗所述白色沉淀，以制得所述甲基苯磺酸铝盐改性app样品。

17、可选的，在（a1）步骤中，所述六水合氯化铝可以替换为氯化铁、氯化锌、氯化镁中的一种。

18、进一步地，在（a1）步骤中，六水合氯化铝或氯化铁、氯化锌、氯化镁与蒸馏水的质量比为1:2-4。

19、进一步地，在（a2）步骤中，所述氢氧化钠的浓度为10%至30%。

20、进一步地，，在（a2）步骤中，所述预设ph值范围为8.0至10.0。

21、进一步地，在（a4）步骤中，所述甲苯磺酸与蒸馏水的质量比为1:2-4。

22、进一步地，在（a4）步骤中，在室温下搅拌反应3小时至48小时。

23、进一步地，在（b1）步骤中，所述固体与水的质量为1:2。

24、进一步地，在（b2）步骤中，所述低聚app样品与水的质量比为1:2。

25、进一步地，在（b4）步骤中，将所述白色沉淀放入真空烘箱80-160℃干燥3-6h，得白色或白灰色固体，以制得所述对位取代苯磺酸金属盐改性app样品。

26、对位取代苯磺酸金属盐改性app过程可能发生静电吸附或者配位作用，如下所示：

27、

28、本发明提供的一种聚磷酸铵基改性阻燃剂，是利用上述聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法制备而成。

29、本发明提供的聚磷酸铵基改性阻燃剂及其制备方法具有以下有益效果：采用对甲基（氨基）苯磺酸金属盐改性app，制备改性app样品，通过有机官能团与金属离子，提高app产品的热稳定性，降低水溶性。

技术特征：

1.一种聚磷酸铵基改性阻燃剂，其特征在于，其结构包括如下对位取代苯磺酸金属盐及聚磷酸铵

2.一种聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括对位取代苯磺酸金属盐的制备步骤和其改性app样品的制备步骤；

3.根据权利要求2所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（a1）步骤中，所述六水合氯化铝可以替换为氯化铁、氯化锌、氯化镁中的一种。

4.根据权利要求3所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（a1）步骤中，六水合氯化铝或氯化铁或氯化锌或氯化镁与蒸馏水的质量比为1:2~4。

5.根据权利要求2所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（a2）步骤中，所述氢氧化钠的浓度为10%至30%。

6.根据权利要求5所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（a2）步骤中，所述预设ph值范围为8.0至10.0。

7.根据权利要求2所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（a4）步骤中，所述甲苯磺酸与蒸馏水的质量比为1:2~4。

8.根据权利要求7所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（a4）步骤中，在室温下搅拌反应3小时至48小时。

9.根据权利要求2所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（b1）步骤中，所述固体与水的质量为1:2。

10.根据权利要求2所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（b2）步骤中，所述低聚app样品与水的质量比为1:2。

11.根据权利要求2所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法，其特征在于，在（b4）步骤中，将所述白色沉淀放入真空烘箱80-160℃干燥3-6h，得白色或白灰色固体，以制得所述对位取代苯磺酸金属盐改性app样品。

12.一种聚磷酸铵基改性阻燃剂，其特征在于，利用如权利要求2-11任一项所述的聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种聚磷酸铵基改性阻燃剂及其制备方法，涉及阻燃剂制备领域。该聚磷酸铵基改性阻燃剂是采用对位取代苯磺酸金属盐对APP进行改性，其中X可以为：‑CH3、‑CH2CH3、‑NH2，M为二价或三价金属离子，m为2,3。该聚磷酸铵基改性阻燃剂的制备方法包括对甲基（乙基、氨基）苯磺酸金属（铝、锌、镁等）盐的制备步骤和其改性APP样品的制备步骤。本发明的制备方法通过有机官能团与金属离子提高APP产品的热稳定性，降低水溶性，本发明可以提高低聚合APP热稳定性，并且方法绿色环保，简便有效。

技术研发人员：龙丽娟,史连军,谢娟,于杰,秦舒浩,龚维,杨毅,聂响,林倩,付海,裴响林,阳珠生,钟金成
受保护的技术使用者：瓮福（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15