[发明专利]一种磷氮复合型阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磷氮复合型阻燃剂的制备方法及应用。磷氮复合型阻燃剂由六羟甲基三聚氰胺、次磷酸铝、三聚氰胺和乙酸制成；制备方法为在六羟甲基三聚氰胺溶液中加入次磷酸铝浆液，并加入乙酸调节体系pH，使次磷酸铝晶体结构表面被氮层包裹，最终形成一种磷氮复合型阻燃剂。该方法工艺简单，所制备的磷氮复合型阻燃剂着火点高，耐水性好，应用于工程塑料中可提高与基材的相容性及阻燃性能。

技术领域

本发明涉及一种磷氮复合型阻燃剂及其制备方法和应用，属于精细化工技术领域。

背景技术

次磷酸铝是一种典型的磷系环保阻燃剂，具有无卤、低毒、低烟等优点。被广泛用在工程塑料、橡胶、涂覆材料、环氧树脂等高分子材料。但磷系阻燃剂易燃，在生产过程中极易出现安全事故，且其溶解度较大，导致与聚合物相容性差，在应用过程中会出现迁移、析出现象。这在一定程度上限制了其应用范围和应用效果。

专利CN201810387232.5公开了一种水性微胶囊化超薄型钢结构防火涂料，此发明利用包覆改性尿素三聚氰胺甲醛树脂的次磷酸铝微胶囊，解决了次磷酸铝易分解和易使涂料开裂的问题，提高次磷酸铝的热稳定性能并降低其吸水性，但该实验方案实施过程中含甲醛有毒气体，危险系数大，不适合工业化。

专利CN201810930664.6提供了一种无机包覆次磷酸铝及其制备方法，该制备方法是将质量浓度为10.％的偏铝酸钠溶液和质量浓度为10％的稀硫酸滴加到含有分散剂和缓冲剂的次磷酸铝混合溶液中并进行熟化，制得氢氧化铝沉淀包覆的次磷酸铝。该方案制备的产品提高了耐候性和着火点，在涂料应用中不会导致凝胶且不影响发泡。但所得到的无机包覆次磷酸铝，在高聚物中的应用较差，未能改善次磷酸铝与聚合物相容性差的问题。

专利CN201510041781.3公开了一种有机硅包覆改性次膦/磷酸盐阻燃剂，采用不同结构的硅烷在次膦/磷酸盐固体颗粒表面进行水解反应，在次膦/磷酸盐阻燃剂表面包覆有机硅制备而成。本发明采用化学反应对次膦/磷酸盐进行有机硅化的表面包覆改性，但硅烷改性并不够致密，对产品性能的提升并不明显。

发明内容

为解决现有技术中存在的次磷酸铝易燃、耐水性差及与聚合物相容性不好的问题，本发明提供了一种磷氮复合型阻燃剂的制备方法及应用，通过在次磷酸铝晶体表面形成致密的含氮包覆层，提高次磷酸铝的耐水性及热稳定性，同时降低加工及运输过程中的易燃隐患，并且由于含氮包覆层的存在，形成了磷氮的阻燃协效体系，使其具备了更高的阻燃效率。

本发明的一个目的是提供一种磷氮复合型阻燃剂，以六羟甲基三聚氰胺为原料，经自聚后在次磷酸铝晶体表面形成致命的包覆层，形成磷氮阻燃体系，同时整个反应避免了甲醛的逸出，提高了安全系数。具体技术方案如下：

一种磷氮复合型阻燃剂，由以下重量份的原料制成：六羟甲基三聚氰胺1-2份，次磷酸铝2-5份，三聚氰胺0.005-0.02份，乙酸0.06-0.12份，水10-20份。

优选的，由以下重量份的原料制成：六羟甲基三聚氰胺2份，次磷酸铝3份，三聚氰胺0.016份，乙酸0.08份，水16份。

本发明的另一个目的是提供所述磷氮复合型阻燃剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)在反应釜1中加入5-10份水，开启搅拌，并升高温度至80-120℃，然后将六羟甲基三聚氰胺加入反应釜1中，同时加入阻逆剂三聚氰胺，持续搅拌使六羟甲基三聚氰胺完全溶解；

(2)在反应釜2中加入5-10份水，开启搅拌加入次磷酸铝，持续搅拌得到次磷酸铝浆液；

(3)将步骤(2)中所得到的次磷酸铝浆液，加入反应釜1中，保持搅拌，并滴加乙酸调节反应液pH至3-5，在温度80-120℃下继续反应6-8h后，经抽滤、洗涤、干燥，即得。

上述方法制备的磷氮复合型阻燃剂的平均粒径为5-20μm。