[发明专利]一种含氮磷水滑石基阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含氮磷水滑石基阻燃剂，包括以下原料：水滑石、含氮单体、氢氧化钠和含磷单体；制备方法：(1)称取各原料；(2)将水滑石和含氮单体超声分散于去离子水中，备用；(3)将氢氧化钠和含磷单体超声分散于去离子水中；(4)在磁力搅拌的条件下将含磷单体碱液逐滴加入水滑石悬浮液中，升温反应，过滤，真空干燥，研磨，即得。本发明将含磷单体和含氮单体引入水滑石体系中，可以将生物质和水滑石两者的优点相结合，从而得到一种有机‑无机杂化的阻燃剂，并将其应用到聚合物基体中，弥补了水滑石添加量大的缺陷，对聚合物阻燃具有重要意义。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，更具体的说是涉及一种含氮磷水滑石基阻燃剂及其制备方法。

背景技术

阻燃剂，是指赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。其中，添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中使其具有阻燃性的，适用范围较广，目前，添加型阻燃剂主要包括有机阻燃剂和无机阻燃剂，卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)和非卤阻燃剂。

水滑石(LDHs)是一种阳离子型层状化合物，没有固定的化学组成，层板的金属元素种类和组成比例、层间阳离子的种类和数量、二维孔道结构可以根据需要来在一定的范围类可调控，从而获得具有特殊结构和功能的材料。LDHs的组成和其层间阳离子的可调控使其具有多重功能，因此，使得LDHs成为了一类极具研究潜力和应用前景的新型功能材料。此外，无毒、低价、易制备的LDHs在受热时能够吸收大量的热，降低燃烧体系的温度，使之成为国内外阻燃研究的一个热点。

虽然LDHs具有优良的阻燃抑烟作用，且不含卤素，在燃烧时不会产生有毒气体和腐蚀性气体，本身还具有无毒、低价、易制备的优点，但是水滑石易于团聚。在阻燃应用中，为了达到优异的阻燃效果，需要在聚合物中添加大量的LDHs，而这样的添加量及团聚现象会严重影响聚合物的物理力学性能和加工性能。

因此，如何弥补水滑石添加量大的缺陷是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含氮磷水滑石基阻燃剂及其制备方法，以解决现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含氮磷水滑石基阻燃剂(LDH@PA-MEL)，包括以下原料：水滑石(LDH)、含氮单体(MEL)、氢氧化钠(NaOH)和含磷单体(PA)；其中，水滑石(LDH)、含氮单体(MEL)、氢氧化钠(NaOH)、含磷单体(PA)的质量比为1:(1-3):(2-4):(9-14)。

本发明的有益效果在于：本发明将含磷单体和含氮单体引入水滑石体系中，可以将生物质和水滑石两者的优点相结合，从而得到一种有机-无机杂化的阻燃剂，并将其应用到聚合物基体中，弥补了水滑石添加量大的缺陷，对聚合物阻燃具有重要意义。

进一步，上述水滑石为镁铝水滑石，包括以下原料：镁盐、铝盐和尿素；其中，镁盐中Mg²⁺与铝盐中Al³⁺的摩尔比为(2-3):1，镁盐中Mg²⁺和铝盐中Al³⁺的摩尔数之和与尿素的摩尔数之比为1:(3-4)。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明镁盐、铝盐和尿素为原料制得的水滑石具有晶粒发育完整、粒度小、低价、无毒、易制备等优点。

进一步，上述含氮单体为2-氨基二苯醚、三聚氰胺和对硝基N,N-二甲苯胺中的任意一种。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选用的含氮单体具有三嗪杂环结构，燃烧时能吸热，同时释放不可燃气体，稀释高聚物分解产生的可燃气体密度，其具有低价、白度高、易于着色等优点。

进一步，上述含磷单体为三磷酸单脂、六氯环三磷腈和植酸中的任意一种。