[发明专利]一种高耐热有机蒙脱土阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耐热有机蒙脱土阻燃剂及其制备方法，属于阻燃材料技术领域。

背景技术

化学阻燃剂领域中，传统的卤素类阻燃剂可以达到很好的阻燃效果，但是在燃烧过程中会释放出有毒的卤化氢气体，对人体、环境造成危害；而一般的无机阻燃填料往往需要很高的添加量才能满足阻燃要求，会影响材料的使用性能。因此，它们现已被限制使用，由此，促使人们探索寻找新的更安全、阻燃效果更好的阻燃材料。

层状硅酸盐纳米阻燃体系作为一种新型的阻燃体系，有着革命性的意义。因为其添加量在很少的情况下即能显著的提高高分子材料的各种理化性能，具有成本低、阻燃效能高、发烟量少、环保等特点，所以研究者纷纷尝试使用硅酸盐纳米复合聚合物作为阻燃材料。

蒙脱土是层状硅酸盐中应用最为广泛的一种，因其具有的层状结构，所以本身就具备一定的阻燃效果。但是，蒙脱土作为一种无机材料，与高分子化合物的相容性不好，必须要对其进行有机改性，以提高其阻燃性能及其与高分子化合物的相容性能。

树枝形高分子本身有纳米尺寸，由于高度支化的拓扑形态，使得树枝形分子在三维空间中具有近似的球形结构，其尺寸一般在几纳米至几十纳米之间，并且在树枝形高分子的外层富集了大量的官能团，由于端基性质的不同，使树枝形高分子具有多功能性。因此目前已经有研究将树枝形高分子用于无机蒙脱土的改性处理，研究表明树枝形高分子改性蒙脱土不仅可以增大蒙脱土的层间距，其大量的端基官能团对蒙脱土的结构和性能也会有很大的影响。例如：王锦成等在发明专利CN201210043083中公开了一种树枝形/无机杂化阻燃剂，通过采用二茂铁甲酸对末端含有羟基的季磷盐进行改性，然后通过改性的季磷盐对无机蒙脱土进行有机化处理得到了高耐热、高抑烟有机蒙脱土阻燃剂。然而，这种阻燃剂虽然具有高耐热、高抑烟特点，但由于阻燃剂中的氮元素含量少，因此，还存在一些缺点，特别是耐热效果还不是十分理想。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种高耐热有机蒙脱土阻燃剂及其制备方法，以满足人们对阻燃剂的更高使用需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高耐热有机蒙脱土阻燃剂，是先由液晶型阳离子季铵盐对无机蒙脱土进行插层改性，然后使改性后的有机蒙脱土以插层中的液晶型阳离子季铵盐为核进行树枝化合成反应为多代聚酰胺-胺型树枝状高分子而得到。

作为优选方案，所述的液晶型阳离子季铵盐为多羟基液晶型阳离子季铵盐。

作为进一步优选方案，所述的液晶型阳离子季铵盐为N,N,N-三(2-羟乙基)-N-十二烷基溴化铵，简写为THDAB。

一种制备上述高耐热有机蒙脱土阻燃剂的方法，包括如下步骤：

a)使用液晶型阳离子季铵盐对无机蒙脱土进行插层改性，得到改性后的有机蒙脱土；

b)对步骤a)得到的有机蒙脱土以插层中的液晶型阳离子季铵盐为核进行树枝化合成反应，得到多代聚酰胺-胺型树枝状高分子。

作为一种实施方案，步骤a)的操作包括如下步骤：

a1)将无机蒙脱土加入到无水醇溶剂中，配制成无机蒙脱土的质量分数为1％～10％的蒙脱土悬浮液；

a2)将液晶型阳离子季铵盐加入到上述蒙脱土悬浮液中，在60～80℃下保温反应6～8小时；

a3)结束反应，过滤，用去离子水洗涤滤饼至无溴离子存在，然后干燥，即得改性后的有机蒙脱土。

作为优选方案，液晶型阳离子季铵盐与无机蒙脱土的质量比为1:(3～5)。

作为优选方案，所述的液晶型阳离子季铵盐为N,N,N-三(2-羟乙基)-N-十二烷基溴化铵，简写为THDAB。

作为进一步优选方案，所述的N,N,N-三(2-羟乙基)-N-十二烷基溴化铵是通过十二烷基二乙醇胺与2－溴乙醇在丙酮/乙醇混合溶剂中反应制得。

作为进一步优选方案，所述的N,N,N-三(2-羟乙基)-N-十二烷基溴化铵的制备，包括如下操作：将十二烷基二乙醇胺和2－溴乙醇加入到丙酮与乙醇按体积比为1：1形成的混合溶剂中，在75～80℃下保温密闭反应；反应结束，减压除去溶剂后，用乙醚洗涤，再用丙酮重结晶，干燥，即得所述的N,N,N-三(2-羟乙基)-N-十二烷基溴化铵。

所述的十二烷基二乙醇胺可由溴代十二烷与二乙醇胺在碱性条件下进行亲核取代反应制备得到。

作为一种实施方案，步骤b)的操作包括如下步骤：