[发明专利]一种三聚氰胺改性木质素/氢氧化铝双重包覆红磷阻燃剂及其在EVA树脂中的应用

说明书

本发明公开了一种有机‑无机双重包覆红磷阻燃剂及其在EVA树脂中的应用，其属于高分子材料领域。本发明主要以木质素、醛、三聚氰胺、碱、铝盐、红磷、分散剂为原料，采用曼尼希反应和化学共沉淀法相结合制备三聚氰胺改性木质素/氢氧化铝双重包覆红磷阻燃剂。本发明有机‑无机双重包覆红磷阻燃剂能显著改善红磷的表面性能和不稳定性，提高其与高分子材料的相容性，所用木质素是可再生的生物质材料，价廉易得，且红磷、三聚氰胺改性木质素与氢氧化铝之间显示出良好的阻燃协同效应，该阻燃剂在EVA树脂中具有良好的阻燃及抑烟作用。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种三聚氰胺改性木质素/氢氧化铝双重包覆红磷阻燃剂的制备方法及其在EVA树脂中的应用。

背景技术

EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）具有优异的耐腐蚀性、加工性、保温性，被广泛应用于电线电缆领域。近年来电线电缆行业飞速发展，对EVA树脂的用量日益增长。但EVA树脂极易燃烧，在燃烧时会产生大量的有毒性气体，对人体乃至环境存在严重威胁。因此研究EVA树脂的阻燃是当前的一个重要课题。

微胶囊化红磷阻燃剂是一种高效的环保型无卤阻燃剂，与卤锑系阻燃剂相比，微胶囊化红磷具有无毒、抑烟等优点；相比有机磷-氮膨胀型阻燃剂，其价格相对较低，且添加量少；同时微胶囊化红磷通过表面包覆能显著改善红磷与高分子材料的相容性，且热稳定性好，粉尘爆炸危险性大为减少。近年来，国内外对微胶囊化红磷阻燃剂的研究越来越看重。按照包覆红磷基材的不同，红磷包覆可分为无机包覆法、有机包覆法及无机-有机包覆法三种。无机包覆法是以无机材料作为囊材包覆红磷，其在着火点、吸湿性和磷化氢发生量等方面都会有一定的改善，但在与树脂的相容性方面有所欠缺。有机包覆法是以有机高分子作为囊材包覆红磷，其优点是磷化氢发生量少、产品着火点高、与树脂相容性好，但吸湿性较强。有机-无机包覆法是通过有机和无机的方法对红磷进行双重包覆，可集中有机包覆和无机包覆的优点，又在一定程度上克服了两者的不足，是目前制备微胶囊化红磷较为理想的工艺。

本发明提出将三聚氰胺改性木质素和氢氧化铝作为囊材，红磷作为芯材，制备出一种有机-无机双重包覆红磷阻燃剂，既可有效利用木质素这种可再生天然高分子和氢氧化铝这种无机阻燃剂来改善红磷的不稳定性和表面性质，且可以充分发挥红磷、三聚氰胺改性木质素与氢氧化铝之间良好的阻燃协同效应，可望在EVA树脂中应用并取得良好的阻燃效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机-无机双重包覆红磷阻燃剂的制备方法，所得阻燃剂具有消烟、耐候性好、与高分子相容性好、阻燃效率高等特点，在EVA树脂中具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明以木质素、醛、三聚氰胺、碱、铝盐、红磷、分散剂为原料，采用曼尼希反应和化学共沉淀法相结合制备三聚氰胺改性木质素/氢氧化铝双重包覆红磷阻燃剂。其工艺流程包括原料的配备、三聚氰胺改性木质素的合成和有机-无机双重包覆红磷阻燃剂的制备，具体如下：

（1）原料的配备：称取一定量的碱溶于去离子水中配制出一定浓度的碱溶液，然后按一定比例加入木质素进行溶解。

OH^-浓度（wt%）：2-10；

木质素用量（g/mol OH^-）：20-100；

（2）三聚氰胺改性木质素的制备：三聚氰胺改性木质素采用曼尼希反应原理制备，具体步骤如下：将木质素的碱溶液倒入装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中，将油浴升高到80-100℃，缓慢加入一定量醛，反应1-3h。然后缓慢加入一定配比的三聚氰胺，继续保温反应1-3h。其反应条件为：

醛用量 (mol/10g木质素)：0.05-0.5；

三聚氰胺用量 (g/10 g木质素)：6.3-25.2；

气氛：空气；