[发明专利]高性能环保型PAL阻燃材料制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃材料技术领域，尤其是涉及一种高性能环保型PAL阻燃材料制备工艺。

背景技术

阻燃对于人类的健康和安全、社会经济的发展事关重大，其重要意义不言而喻。在建筑、化工、军事及交通等领域的自身消防需求和具易燃性高分子材料的领域，阻燃材料在降低火灾危险性方面的比例高达70％以上。实践证明，阻燃材料在减少火灾人员伤亡，避免重大经济损失和保护生态环境方面，都发挥着重大作用，因而，阻燃剂及阻燃材料的研究、生产和应用，对于社会经济发展“人类和环境”的意义重大。目前，常见的阻燃剂主要有卤系阻燃剂、硅系阻燃剂、磷系阻燃剂、三嗪系阻燃剂和无机阻燃剂。我国以溴系、氯系等含卤阻燃剂为主，虽然含卤阻燃材料具有良好的阻燃效果，但是一般含卤阻燃材料发生火灾时会释放出大量烟雾和有毒、有害腐蚀性气体，对人员和精密仪器带来极大损害。随着全球环境法规的严格，我国对阻燃技术要求力度的加强，人们对防火安全及制品的阻燃要求越来越高，无卤、低烟、低毒、高性能环保型阻燃剂已成为社会经济发展与环境和谐追求的目标。

PAL材料是性能优异的绿色阻燃助剂，具有干扰支持燃烧要素的可插层、剥离层、链阻燃结构功能，以及含多种阻燃元素(Si、P、S、B)与抑烟元素(Mo、Fe、Mg、Zn、Cn)。PAL材料的结构构造为层、链、纤维状晶体结构和纳米级孔穴通道的构造。其为单斜晶系，晶体结构属2.1型非金属矿物，即两层硅氧四面体夹一层镁(铝)八面体，其四面体与八面体的排列方式为层状结构。在每个2：1层中，四面体边角顶隔一定距离方向颠倒，形成层、链状结合特征。在四面体条带间形成与链平行，贯穿骨架的通道，通道截面约为0.37nm×0.63nm，通道为水分子填充，为平行于纤维的沸石水(H2O)和与镁离子配位的结晶水(OH2)，具有表面吸附水(H2O)和与八面体阳离子配位的结构水(OH)。其晶体结构为针状，由细长中空管组成。PAL材料表面微形貌表现结构表面的不平坦起伏，尤其解理面极为粗糙，有1-2nm的台阶出现，呈现扭曲和螺旋的复杂微形貌。平行纤维隧道孔隙占纤维体积的1/2以上，内外比表面积可观，孔道效应显著。PAL材料层之间以分子键结合，即使有K+、Na+，K-O，Na-O键的结合力也远小于Si-O或Mg-O的键合力，水分子、金属原子、有机分子可进入层间，使层间距离(层间域)有可变性。PAL材料所具有独特的层、链状晶体结构，赋予了PAL材料独特的性能。

天然纳米矿物通常相互吸附或镶嵌，呈聚合体状态产出，还混有不同数量杂质，从而使矿物材料纳米效应无法发挥。而且，目前大多使用的无机阻燃颗料一般为微米级，阻燃填充量大，阻燃效率不高，所引起的工艺及产品性能的问题都比较严重。其机制性原因在于微米材料无法实现纳米微粒在聚合物基体中形成纳米复合材料的结构与形态，而直接影响着复合材料的阻燃、增强力学特性等整体性能。更重要的是影响着与聚合物基体的相容性，和在聚合物基体中的分散性。目前通常使用采用化学浮选剂(药剂)或以非水溶液为介质实现分散。以上任何方式，均引入了化学品，给产品(原料)带入新的杂质，对环境造成新的污染，需采取处置技术工艺和增加投入。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种易于实施，环境污染少，生产成本较低的高性能环保型PAL阻燃材料制备工艺。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本高性能环保型PAL阻燃材料制备工艺，其特征在于，本工艺包括下述步骤：

A、分离提纯：通过分离和提纯将PAL材料原料中的杂质去除；

B、解聚分散：采用靶板式液流粉碎机进行解聚分散，即以高速液流为介质携带高纯PAL材料，与设置的固定靶板相撞，物料与靶板在高速碰撞、撞击中，液流的高速功能最终转变为物料的破碎能，使物料破碎；采用螺旋推进离心机实现纯化，即在螺旋离心机螺杆高速推进过程中，利用物料颗粒大小的重力作用，螺旋将不同粒径的物料进行分离，控制解聚分散的浆体浓度，获得小于100nm-10μm的不同粒径的微细颗粒；

C、无机活化：采用以机械力活化为主体的机械力活化、酸活化、热活化联合活化；

D、有机改性：选用带有阳离子官能团的烷基铵盐表面活性剂，通过烷基铵盐将PAL材料中水合无机阳离子交换出来，进入PAL材料的片层空间，扩大层间距离的同时，降低电层的表面能。

在上述的高性能环保型PAL阻燃材料制备工艺中，在上述的步骤B中，解聚分散后的浆体浓度为15％-20％；螺旋离心机的转速控制在1500r/min-2500r/min。