[发明专利]一种聚磷酸铵的蜜胺甲醛树脂包覆改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚磷酸铵的表面改性方法，尤其是涉及一种聚磷酸铵的蜜胺甲醛树脂包覆改性方法，用于膨胀型阻燃剂的生产领域。

背景技术

聚磷酸铵(APP)是阻燃性能优良的无机磷系阻燃剂。以APP为基础复配的膨胀型阻燃剂具有阻燃元素含量高、热稳定性能好、阻燃性能优良，无毒性且抑烟等诸多优点，广泛应用于树脂、塑料、橡胶等高分子材料及防火涂料等的阻燃。APP可以做为阻燃剂直接添加到有机聚合物基材中。但由于APP无机聚合物，与基材的相容性差，未经改性直接加入后使材料机械性能性下降，而且APP吸湿性使其易从材料内部迁移至表面而逐渐流失，导致材料耐候下降。对于加工温度较高的材料，加工过程中APP热分解释放氨气，进一步致使制品的机械性能下降。为提高APP与有机聚合物材料的相容性和阻燃耐热加工性能，降低APP的吸湿性和其在水中的溶解度，需要对APP进行表面改性。微胶囊包覆是APP改性的一种常用方法，常用的包覆壁材包括蜜胺树脂、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等。已见报道的APP“蜜胺甲醛树脂包覆改性”工艺都采用预聚物原位聚合工艺，如Wang等人在《Enhanced flame retardancy of natural rubber composite with addition of microencapsulated ammonium polyphosphate and MCM-41fillers》(Fire Safety Journal，2013，62：281-288)、Wu等人在《Microencapsulation of ammonium polyphosphate：Preparation，characterization，and its flame retardance in polypropylene》(Polymer Composites，2008，29(8)：854-860)、陈建峰等人在《微胶囊化聚磷酸铵阻燃环氧树脂的研究》(涂料工业，2010，40(11)，15～18，23)、洪晓东等人在《微胶囊聚磷酸铵的制备及阻燃环氧树脂的性能研究》(涂料工业，2012，42(12)，7～10)、美国专利US4157983A《Process for production of encapsulated water-dispersible materials》中所述的蜜胺甲醛树脂包覆改性方法，其主要特征是：将一定量的三聚氰胺加入甲醛水溶液中搅拌溶解，加水调节反应液的pH值为7～8，升温到80～120℃反应得到三聚氰胺甲醛树脂预聚物，然后按照一定比例向预聚体溶液中加入APP，调节pH，反应一定时间使预聚体在APP颗粒表面聚合形成蜜胺树脂壳层，经过抽滤、滤饼干燥后即得到微胶囊化处理的APP产品。APP经改性后其在水中的溶解度降低，与聚合物基材的相容性有所提高。从已有的APP的“蜜胺树脂包覆改性”工艺的报道来看，蜜胺甲醛树脂包覆工艺都是先用甲醛水溶液与三聚氰胺(MEL)制备蜜胺甲醛树脂的预聚物，然后加入APP使预聚物在APP表面原位聚合形成蜜胺甲醛树脂，包覆反应过程中，只有部分预聚体在APP表面聚合形成壁材，未形成壁材的预聚体难以回收处理，造成原料浪费，还存在环境污染问题。此外，已有的“蜜胺树脂包覆改性”方法制备的改性APP，蜜胺树脂只是通过物理粘附作用包覆在APP表面，树脂壁材与APP芯材的结合不够紧密，改性APP的机械强度不高，在添加到基材(如聚丙烯)中通过密炼加工成阻燃复合材料时，密炼机内的强剪切和高温容易使改性APP的树脂壳层破损。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有的蜜胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵改性技术的不足而提供一种聚磷酸铵的蜜胺甲醛树脂包覆改性方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种聚磷酸铵的蜜胺甲醛树脂包覆改性方法，包括以下步骤：

1)将聚磷酸铵(简称APP)加热活化，部分脱氨形成酸性的活化聚磷酸铵；

2)将碱性的三聚氰胺(简称MEL)与活化聚磷酸铵反应，使MEL枝接到活化APP上，制备得到表面枝接三聚氰胺的聚磷酸铵(简称MAPP)；

3)用甲醛与表面枝接三聚氰胺的聚磷酸铵(MAPP)表面上的三聚氰胺交联反应，制备得到蜜胺甲醛树脂包覆改性的聚磷酸铵(简称MFAPP)。

上述三个步骤的反应方程式如下：

(1)APP的热活化：

(2)活化APP与MEL反应

(3)MAPP与甲醛的交联反应