[发明专利]一种硅基膨胀型阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅基膨胀型阻燃剂及其制备方法，所述阻燃剂包括以下质量份数配方成分：碳材料10‑70份、有机硅烷20‑50份、聚磷酸铵10‑20份、固化剂3‑10份、阻燃添加剂1‑20份，本发明将有机硅烷类阻燃成分和膨胀阻燃成分有效结合，制备了协效膨胀阻燃效果的有机无机阻燃剂，并兼具酸源、气源、碳源的膨胀阻燃成分，摒弃了传统简单共混并用的方式，有效弥补了各类阻燃组分的缺点，既能显著提升阻燃效果，又能增加阻燃剂与高分子材料的相容性，又能补强力学强度，同时，整个制备过程在常压下温和进行，简单易行，便于规模化生产。

技术领域

本发明涉及高分子阻燃技术领域，具体而言涉及一种硅基膨胀型阻燃剂及其制备方法。

背景技术

高分子材料因其具有很多优越性能，在工业生产和生活中的用量越来越大。随着人们对火灾防范意识的提高以及减灾防灾理念的增强，人们对材料的阻燃要求也愈来愈高，因此，必须对易燃的高分子材料进行阻燃处理。目前常用于高分子材料的阻燃剂主要为卤系、磷系阻燃剂，它们都有一定的毒性，且因其一般极性较强，对材料的机械性能有所损伤。随着环保和安全法规的日趋严格，无卤、无磷阻燃技术的研究与阻燃剂开发十分迫切。

上个世纪80年代开始，人们就开始关注含硅阻燃剂的开发，并成功应用到塑料中取得了良好的阻燃效果。目前含硅阻燃剂及其阻燃技术得到了广泛的研究与开发，由于含硅阻燃剂的聚合物少烟无毒、燃烧热值低、火焰传播速度慢而受到重视，其发展潜力和应用前景十分巨大。然而，单一的阻燃组分并不能充分发挥含硅阻燃剂的效率，需要进一步通过开发高效的含硅烷协效阻燃体系，进一步提高其应用于高分子材料的综合性能指标。

发明内容

为解决上述技术问题，发明人选取具有表面羟基的碳材料和具有反应活性的有机硅烷在一定的条件下进行原位接枝共聚合，辅以聚磷酸铵和阻燃添加剂来制备集酸源、气源和碳源为一体的含硅膨胀型阻燃剂，使硅基阻燃和膨胀阻燃有机统一，起到协效阻燃的效果。同时，由于有机结构的引入提升了体系中碳材料的分散性，有效提高了高分子材料的机械性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硅基膨胀型阻燃剂，包括以下质量份数配方成分：

碳材料10-70份、有机硅烷20-50份、聚磷酸铵10-20份、固化剂3-10份、阻燃添加剂1-20份。

优选地，所述碳材料为碳纳米管、氧化石墨烯、石墨烯、可膨胀石墨、石墨中的一种或几种组合；

所述有机硅烷为结构中含有甲氧基基团的聚硅氧烷或聚硅烷、含有羟基的聚硅氧烷或聚硅烷、硅甲氧基封端的低聚醚或硅甲氧基封端的聚烷烃；

所述固化剂为氢氧化钠、氨水、三乙胺、磷酸、盐酸、硫酸、甲酸的一种或几种组合；

所述阻燃添加剂为氧化铝、磷酸钼、二氧化硅、玻璃纤维、玻璃微珠、偏硼酸钠、钼酸铵、硅酸盐或水合硅化物。

优选地，包括以下质量份数配方成分：

氧化石墨烯40.5份、三硅甲氧基聚硅烷33.8份、聚磷酸铵12.2份、磷酸5份、氧化铝8.5份。

优选地，包括以下质量份数配方成分：

可膨胀石墨38.3份、二硅甲氧基聚硅氧烷35.6份、聚磷酸铵12.5份、磷酸3份、盐酸1份、二氧化硅10.6份。

优选地，包括以下质量份数配方成分：

石墨烯5份、氧化石墨烯30份、羟基封端聚硅氧烷38.8份、聚磷酸铵 11.6份、氨水6份、硅酸钠8.6份。

本发明还提供一种硅基膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：