[发明专利]一种包覆型无卤纤维状阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种包覆型无卤纤维状阻燃剂及其制备方法，涉及高分子材料的无卤阻燃技术领域。其包括如下步骤：将海泡石纤维的无机酸分散液与氢氧化铝和磷酸混合在酸性条件下进行包覆反应，制得无卤磷酸铝包覆海泡石纤维前驱体，将无卤磷酸铝包覆海泡石纤维前驱体进行烧结得到包覆型无卤纤维状阻燃剂。该制备方法简单易行，有利于大规模生产。通过该制备方法制得的包覆型无卤纤维状阻燃剂具有较好的阻燃效果，海泡石纤维能大幅度降低热释放速率，具有良好的抑烟效果，同时也具有较好的阻燃协效性和隔热性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料的无卤阻燃技术领域，具体而言，涉及一种包覆型无卤纤维状阻燃剂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂(EP)常作为基体材料广泛应用于电子及电气设备、航空航天等领域，但其极易燃烧，存在着很大的火灾隐患问题。目前，制备阻燃型环氧树脂主要涉及以下两方面：(1)在固化成型过程中混入添加型阻燃剂；(2)在固化剂或环氧树脂分子结构中引入含阻燃元素(如溴、磷、硅)的官能团。

其中，含溴阻燃环氧树脂在燃烧后释放的烟、有毒气体对环境和人类身体健康造成了很大的威胁，阻碍了该类阻燃剂在环氧树脂中的使用。而含磷和含硅环氧树脂在开发应用过程中均存在含磷单体生产条件较为苛刻、制备成本偏高、制备工艺较为复杂、玻璃化转变度降低、介电性能及力学性能恶化等问题。

在设计和制备增强无卤添加型阻燃剂的研究中，构建包覆型无卤阻燃剂以改善高分子材料阻燃性能及力学性能引起了研究者的重视。现有的无卤阻燃剂制备方法复杂，且添加量较高，局限性较大，不利于大规模生产。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包覆型无卤纤维状阻燃剂及其制备方法以解决上述技术问题。

本发明是这样实现的：

一种包覆型无卤纤维状阻燃剂的制备方法，其包括如下步骤：将海泡石纤维的无机酸分散液与氢氧化铝和磷酸混合进行包覆反应，制得无卤磷酸铝包覆海泡石纤维前驱体，将无卤的磷酸铝包覆海泡石纤维前驱体进行烧结得到包覆型无卤纤维状阻燃剂。

先对海泡石纤维进行分散，可以使得海泡石纤维表面有机酸化，使得海泡石纤维表面活化，更有利于包覆磷酸铝。避免了现有技术中对海泡石纤维的多次处理，本发明提供的制备方法，仅需将海泡石纤维分散于无机酸中即可实现海泡石纤维的酸化。在酸化后的海泡石纤维上添加氢氧化铝和磷酸，氢氧化铝和磷酸发生化学反应生成磷酸铝，在酸性的条件下，通过共沉淀制得无卤磷酸铝包覆海泡石纤维前驱体。该前驱体中磷酸铝分布不均匀，需要将前驱体烧结后才能获得分布更为均匀的包覆型无卤纤维状阻燃剂。

在高温下，磷酸铝以一定的厚度均匀包覆于海泡石纤维的表面。磷酸铝起到阻燃和降低热释放速率的作用，海泡石纤维能够在环氧树脂的表面形成厚度适当、空间结构良好的保护层；海泡石纤维还能大幅度的降低热释放速率，纤维状结构具有良好的抑烟效果。此外，海泡石纤维可以提供催化表面，促进成炭反应。海泡石纤维本身具有较好的阻燃协效性和隔热性能。在磷酸铝的包覆下，海泡石纤维的阻燃性能和隔热性能大幅提升。

在本发明应用较佳的实施例中，上述制备方法还包括制备海泡石纤维的无机酸分散液，其包括将海泡石纤维分散于无机酸中得到海泡石纤维无机酸分散液；

优选的，所述无机酸为盐酸；

优选的，所述海泡石纤维盐酸分散液中海泡石纤维的质量浓度为30-50g/L；

优选的，所述海泡石纤维盐酸分散液中海泡石纤维的质量浓度为40-50g/L。

海泡石纤维的添加浓度在上述范围时，可以有效起到抑烟和阻燃的效果。若低于上述添加浓度，则抑烟和阻燃效率下降。盐酸可以对海泡石纤维表面进行酸化处理，通过盐酸处理后的海泡石纤维更有利于磷酸铝的包覆。