[发明专利]含磷纳米阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及含磷纳米阻燃剂及其制备方法，有机磷是一种广泛使用的聚酯阻燃剂，而埃洛石纳米管是一种广泛存在的无机天然矿物，绿色环保，本身可以作为协同阻燃材料，将纳米管表面用氨基高聚物改性后与磷酸反应，在纳米管表面生产磷酸铵，同时埃洛石纳米管具有协同阻燃作用，从而使二者的阻燃性能得到充分发挥，减少有机磷的用量；将复合阻燃剂共混到不饱和聚酯、硅橡胶等多种合成材料中，在提高阻燃性能的同时也提高了材料的力学性能。与现有技术相比，本发明的优点在于：含磷埃洛石纳米管阻燃剂制备工艺简单，在聚酯中的分散性和相容性好，毒性小。

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂，尤其涉及一种含磷纳米阻燃剂及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有优良的特性，且价格便宜，被广泛用于生产聚酯纤维、塑料、橡胶等高分子材料，其制品在工业、农业、军工、建筑等方面具有广泛的应用，但是聚酯的极限氧指数较低，容易燃烧，因此，阻燃高分子材料的研究也就越来越受到人们的重视。阻燃剂是一种能阻止材料引燃或抑制火焰传播的助剂，它是在20世纪50年代后期随高分子材料的需要而发展起来的。目前市场上的卤系阻燃剂，虽然具有高效的阻燃效果，但是含卤材料在燃烧时会释放大量烟雾和有毒有害腐蚀性气体，对人员和紧密仪器带来极大损害。有机磷系阻燃剂虽然具有相融性好、阻燃、增塑等优点，但也存在效率低、热稳定性差、易水解，在加工过程由于热解会产生流失而使阻燃性能下降等问题。

近些年来，天然的矿物埃洛石纳米管具有良好的力学性能和生物相容性，并且来源丰富，价格便宜，现已广泛应用于陶瓷、医药、催化、复合材料等领域，尤其在高分子复合材料应用中被广泛研究。由于其具有协同阻燃的特性，同时能够提高复合材料的力学性能，在阻燃领域受到了研究者的关注。现有技术中常用磷酸酯作为阻燃剂，但其毒性较大。而专利CN105885210 A公布了一种埃洛石复配阻燃复合材料的生产工艺，将埃洛石/三聚氰胺添加在聚丙烯中，埃洛石/三聚氰胺具有协同阻燃作用，该复配阻燃剂可以有效提高PP的阻燃性能。上述含磷纳米阻燃剂在制备过程中，埃洛石纳米管与聚酯的相容性较差，这会导致埃洛石/三聚氰胺这一复配阻燃剂在聚酯中的分散性不理想，从而导致阻燃效果变差。CN108314899A公布了一种纳米阻燃剂，该发明提供一种纳米阻燃剂制备方法，通过调整合成制备工艺，优化其磷、硼、硅三种元素组成，可具备显著阻燃效果，但其制备方法中所需用到的成分较为复杂，复配后的纳米阻燃剂在聚酯中的相容性和分散性也较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是状提供一种能够提高阻燃效果的含磷纳米阻燃剂及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：含磷纳米阻燃剂，其特征在于包括埃洛石纳米管，所述的埃洛石纳米管的表面具有磷酸铵分子层；所述的磷酸铵分子层由埃洛石纳米管的表面的氨基高分子层和负电性高分子层与磷酸溶液发生化学反应得到。

本发明进一步的优选方案为：氨基高分子层和负电性高分子层由羟基改性后的埃洛石纳米管进行静电逐层组装得到，所述的羟基改性后的埃洛石纳米管由埃洛石纳米管与醇碱溶液混合并超声分散后得到。

另一主题：含磷纳米阻燃剂的制备方法，其特征包括如下具体步骤：

1)将碱溶液和醇溶液超声混合20～60分钟后，形成醇碱混合溶液；将埃洛石纳米管与醇碱混合溶液混合并进行超声分散，以对埃洛石纳米管表面进行羟基改性，得到含有羟基改性后的埃洛石纳米管的混合溶液；

2)在30度的条件下，对步骤1)得到的含有羟基改性后的埃洛石纳米管的混合溶液搅拌反应1～5小时后，进行离心分离，得到羟基改性后的埃洛石纳米管，并对所述的羟基改性后的埃洛石纳米管进行烘箱干燥处理；

3)将步骤2)中得到的羟基改性后的埃洛石纳米管，采用静电逐层自组装的方法组装多层氨基高分子层，得到氨基高分子层和负电性高分子层改性的埃洛石纳米管，所述的氨基高分子的组装层数为1～4；