一种阻燃剂及包含该阻燃剂的复合材料的制作方法

1.本发明涉及阻燃剂技术领域，特别涉及一种阻燃剂及包含该阻燃剂的复合材料。


背景技术：

2.阻燃性能是汽车内外装饰件、塑料外壳等的重要性能之一，改善聚合物阻燃性能的方法有很多。聚烯烃主要是由碳、氨、氧原子组成，所以聚烯烃一般是易燃的，改善聚烯烃阻燃性能的方法有很多，但是常规的方法是在聚烯烃内加入阻燃填料。现使用的阻燃填料均为常规填料，与聚烯烃在混合时，相容性较差。
3.本发明制得一种阻燃剂，改善现在聚烯烃的阻燃性能，这种复合阻燃剂至今尚未见于报道。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种阻燃剂及包含该阻燃剂的复合材料，用它制得的聚烯烃复合材料阻燃性能都得到了提高。
5.本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
6.一种阻燃剂，所述阻燃剂通过以下方法制备得到：
7.(1)将氯化铝、氨水、表面活性剂对乙酰氨基酚、乙醇，加入至反应器皿中，40-60℃水浴下反应6-8h，过滤、洗涤、干燥，得氢氧化铝；
8.(2)将氢氧化铝、氯化钇、盐酸多巴胺、tris缓冲液加入至反应器皿中，60-80℃水浴下反应4-6h，得到溶液a；
9.(3)将溶液a过滤、洗涤、干燥得氢氧化铝@y-pda，即为阻燃剂。
10.优选地，上述技术方案中，步骤(1)中的氯化铝、氨水、表面活性剂对乙酰氨基酚、乙醇的质量比是(30-40)：(20-24)：(0.2-0.4)：(60
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80)。
11.优选地，上述技术方案中，步骤(2)中的氢氧化铝、氯化钇、盐酸多巴胺、tris缓冲液的质量比是(30-40)：(16-20)：(18-20)：(80-100)。
12.优选地，上述技术方案中，步骤(1)中反应器皿中的反应条件为：50℃条件下反应7h。
13.优选地，上述技术方案中，步骤(2)中反应器皿中的反应条件为：70℃条件下反应5h。
14.一种复合材料，包括以下重量份组分：聚烯烃材料80以及所述阻燃剂 20，所述阻燃剂为上述的阻燃剂。
15.优选地，上述技术方案中，所述聚烯烃材料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚酰胺6。
16.本发明上述技术方案，具有如下有益效果：
17.1.氢氧化铝晶体是al3+处于晶核的中心，而氢氧根离子电负性差异大，电子云方向偏向氧原子，使氢原子形成半裸露的质子，对乙酰氨基酚所含的酚羟基能够中和一部分
氢质子，从而减弱al(oh)3的极性，改善al(oh)3在聚烯烃中的分散性。
18.2.氢氧化铝@y-pda的阻燃原因如下：(1)氢氧化铝具有吸热分解的潜力，并且在聚烯烃表面形成一层热稳定的保护性氧化物层，以进一步防止降解。(2)由于氢氧化铝表面包覆适量的的pda更易于形成保护性炭质层来抑制聚烯烃基体降解。(3)过渡金属y3+配位pda化合物的强催化炭化作用而提高聚烯烃基体的炭收率。
19.3.本发明合成了一种阻燃剂，它能提升聚烯烃的阻燃功能，具有很重要的推广价值。
具体实施方式
20.现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
21.本发明的实施例中所用的原料如下：
22.pbt(型号2002u)，日本宝理；pp(型号z30s),茂名石化；pe(型号5070)，盘锦乙烯；pa6(型号cm1017)，日本东丽；ps(型号350)，中国台湾国乔；氯化铝，济南琳盛化工有限有限公司；氨水，济南孟乔化工有限公司；乙醇，济南世纪通达化工有限公司；对乙酰氨基酚，上海凯赛化工有限公司；氯化钇，山东豪顺化工有限公司；盐酸多巴胺，广州江森生物科技有限公司；tris缓冲液，湖北科沃德化工有限公司。
23.本发明所用的测试仪器如下：
24.zsk30型双螺杆挤出机，德国w&p公司；jl-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；htl900-t-5b型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；xcj-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；qt-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；qd-gjs-b12k型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
25.实施例1
26.制备例1
27.一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
28.(1)称取300g氯化铝、200g氨水、2g表面活性剂对乙酰氨基酚、600g 乙醇，加入至反应器皿中，40℃水浴下反应6h，过滤、洗涤、干燥得氢氧化铝。
29.(2)称取300g氢氧化铝、160g氯化钇(ycl3)、180g盐酸多巴胺、800gtris 缓冲液加入至反应器皿中，60℃水浴下反应4h，得到溶液a。
30.(3)将溶液a过滤、洗涤、干燥得阻燃剂p1。
31.应用例1
32.一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
33.取20份p1加入到80份聚丙烯(pp)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pp复合材料x1。
34.其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 170℃，第二温度区的温度为220℃，第三温度区的温度为230℃，第四温度区的温度为240℃，第五温度区的温度为240℃，第六温度区的温度为240℃，双螺杆挤出机的机头温度为230℃，螺杆转速为220r/min。
35.对比例1
36.取80份聚丙烯(pp)，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pp复合材料d1。
37.上述应用例1及对比例1制备的pp复合材料的性能数据如下表(表1) 所示:
38.表1
[0039][0040]
由上表可以看出，x1的阻燃性能要优于d1，这说明加入本发明的复合阻燃剂p1后，pp的阻燃性能更好。
[0041]
实施例2
[0042]
制备例2
[0043]
一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0044]
(1)称取350g氯化铝、220g氨水、3g表面活性剂对乙酰氨基酚、700g 乙醇，加入至反应器皿中，50℃水浴下反应7h，过滤、洗涤、干燥得氢氧化铝。
[0045]
(2)称取350g氢氧化铝、180g氯化钇(ycl3)、190g盐酸多巴胺、900gtris 缓冲液加入至反应器皿中，70℃水浴下反应5h，得到溶液a。
[0046]
(3)将溶液a过滤、洗涤、干燥得阻燃剂p2。
[0047]
应用例2
[0048]
一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0049]
取20份p2加入到80份聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pbt复合材料x2。
[0050]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 200℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为260℃，螺杆转速为300r/min。
[0051]
对比例2
[0052]
取80份pbt，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pbt复合材料d2。
[0053]
上述应用例2及对比例2制备的pbt复合材料的性能数据如下表(表2) 所示:
[0054]
表2
[0055][0056]
由上表可以看出，x2的阻燃性能要优于d2，这说明加入本发明的复合阻燃剂p2后，pbt的阻燃性能更好。
[0057]
实施例3
[0058]
制备例3
[0059]
一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
(1)称取400g氯化铝、240g氨水、4g表面活性剂对乙酰氨基酚、800g 乙醇，加入至反应器皿中，60℃水浴下反应8h，过滤、洗涤、干燥得氢氧化铝。
[0061]
(2)称取400g氢氧化铝、200g氯化钇(ycl3)、200g盐酸多巴胺、1.0kgtris 缓冲液加入至反应器皿中，80℃水浴下反应6h，得到溶液a。
[0062]
(3)将溶液a过滤、洗涤、干燥得阻燃剂p3。
[0063]
应用例3
[0064]
一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0065]
取20份p3加入到80份聚乙烯(pe)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pe复合材料x3。
[0066]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 120℃，第二温度区的温度为180℃，第三温度区的温度为180℃，第四温度区的温度为180℃，第五温度区的温度为180℃，第六温度区的温度为180℃，双螺杆挤出机的机头温度为180℃，螺杆转速为300r/min。
[0067]
对比例3
[0068]
取80份pe，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pe复合材料d3。
[0069]
上述应用例3及对比例3制备的pe复合材料的性能数据如下表(表3) 所示:
[0070]
表3
[0071][0072]
由上表可以看出，x3的阻燃性能要优于d3，这说明加入本发明的复合阻燃剂p3后，pe的阻燃性能更好。
[0073]
实施例4
[0074]
制备例4
[0075]
一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0076]
(1)称取380g氯化铝、235g氨水、3.5g表面活性剂对乙酰氨基酚、750g 乙醇，加入至反应器皿中，45℃水浴下反应8h，过滤、洗涤、干燥得氢氧化铝。
[0077]
(2)称取365g氢氧化铝、195g氯化钇(ycl3)、195g盐酸多巴胺、865gtris 缓冲液加入至反应器皿中，75℃水浴下反应6h，得到溶液a。
[0078]
(3)将溶液a过滤、洗涤、干燥得阻燃剂p4。
[0079]
应用例4
[0080]
一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0081]
取20份p4加入到80份聚酰胺6(pa6)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pa6复合材料x4。
[0082]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 230℃，第二温度区的温度为260℃，第三温度区的温度为260℃，第四温度区的温度为260℃，第五温
度区的温度为260℃，第六温度区的温度为260℃，双螺杆挤出机的机头温度为250℃，螺杆转速为320r/min。
[0083]
对比例4
[0084]
取80份pa6，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到pa6复合材料d4。
[0085]
上述应用例4及对比例4制备的pa6复合材料的性能数据如下表(表4) 所示:
[0086]
表4
[0087][0088]
由上表可以看出，x4的阻燃性能要优于d4，这说明加入本发明的复合阻燃剂后，pa6的导热性能、阻燃性能更好。
[0089]
实施例5
[0090]
制备例5
[0091]
一种阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0092]
(1)称取325g氯化铝、215g氨水、2.5g表面活性剂对乙酰氨基酚、615g 乙醇，加入至反应器皿中，48℃水浴下反应6h，过滤、洗涤、干燥得氢氧化铝。
[0093]
(2)称取315g氢氧化铝、165g氯化钇(ycl3)、185g盐酸多巴胺、905gtris 缓冲液加入至反应器皿中，65℃水浴下反应5h，得到溶液a。
[0094]
(3)将溶液a过滤、洗涤、干燥得阻燃剂p5。
[0095]
应用例5
[0096]
一种复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0097]
取20份p5加入到80份苯乙烯(ps)中，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到ps复合材料x5。
[0098]
其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，第一温度区的温度为 160℃，第二温度区的温度为200℃，第三温度区的温度为200℃，第四温度区的温度为200℃，第五温度区的温度为200℃，第六温度区的温度为200℃，双螺杆挤出机的机头温度为200℃，螺杆转速为280r/min。
[0099]
对比例5
[0100]
取80份ps，经高混机搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到ps复合材料d5。
[0101]
上述应用例5及对比例5制备的ps复合材料的性能数据如下表(表5) 所示:
[0102]
表5
[0103][0104]
由上表可以看出，x5的阻燃性能要优于d5，这说明加入本发明的复合阻燃剂后，ps
的阻燃性能更好。
[0105]
本技术的阻燃剂，用它制得的聚烯烃材料在阻燃性能方面具有很大程度的提高，具有非常重要的意义。
[0106]
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。