[发明专利]一种生物基微胶囊化MFAPP阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物基微胶囊化MFAPP阻燃剂及其在防火涂料中的应用。首先利用单宁酸与埃洛石纳米管在MFAPP核壳结构的基础上进一步形成第二层壳，得到所述生物基微胶囊化MFAPP阻燃剂；该阻燃剂可使酸源、碳源、气源与纳米填料统一在同一个核壳复合结构中，在微米尺度发挥酸源碳源气源协同作用；将其应用于制备防火涂料，可有效发挥P‑C‑N的阻燃协同效应，成炭效果好，耐水耐候性好，不含卤素，环境友好；且涉及的制备方法简便，适合推广应用。

技术领域

本发明属于阻燃抑烟材料技术领域，具体涉及一种生物基微胶囊化MFAPP阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，阻燃纳米复合材料成为纳米复合材料领域的研究热点之一。一维纳米材料因其特殊结构(如管状可填充结构)拥有小尺寸效应、宏观隧道效应等特性；同时可以发挥阻隔效应和曲折路径效应，并与其他阻燃剂有协同作用，被广泛应用在阻燃领域。埃洛石是一种具层状结构的1:1型铝硅酸盐矿物，是高岭石的水合多型矿物，以管状形貌最为常见。这种以纳米管状形态产出的埃洛石(以下简称为HNT)的形态和尺寸各异(如长管、短管、部分展开管和套管)。由于具有储量丰富、廉价易得、环境相容性好、比表面积大、表面基团丰富和吸附效率高等特点，以及独特介孔型管状内腔和带不同电荷的内、外表面，这种特殊的管状结构常常被应用在环境污染修复领域，阻燃材料领域，复合材料领域。但目前其应用的方法往往比较单一，通常用作配方的增强剂或填充剂直接添加进材料中，且通常仅对其简单的进行表面改性，甚至不改性。

在对埃洛石进行的阻燃改性的方法中，一部分利用其管状结构在管内负载离子、小分子等，涉及的工艺复杂，成本较高，较难实现；另一部分则类似于普通的填料的表面改性，如使用表面改性剂、硅烷偶联剂等，不能很好利用其纳米结构的特性，阻燃效果不理想(成炭质量不佳、炭层致密度低)。如何采用简单的制作工艺保留其纳米结构，并进一步获得更为理想的阻燃性能，具有重要的实际应用价值与研究意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有埃洛石纳米管基阻燃剂存在的成炭质量不佳、炭层致密度低等问题，提供一种单宁酸络合埃洛石包覆MFAPP，利用埃洛石纳米管中的Al-OH与单宁酸的儿茶酚基团之间反应络合作用，并利用其吸附作用以及单宁酸与三聚氰胺甲醛树脂之间的反应，将其构建在三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵(MFAPP)表面；所得阻燃剂集酸源、炭源、气源与纳米填料于一体，引入的单宁酸络合物可进一步促进基体成炭，成炭效果好，不含卤素，环境友好；且涉及的制备方法简便，易于推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种生物基微胶囊化MFAPP阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

1)在搅拌条件下，将埃洛石纳米管加入水中进行一次超声处理；然后加入单宁酸粉末，在室温搅拌条件下，进行二次超声处理，得单宁酸-埃洛石复合分散液；

2)将三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵(MFAPP)加入步骤1)所得单宁酸-埃洛石复合分散液中，搅拌，加热反应，在加热条件下，进一步促进埃洛石纳米管与单宁酸之间的反应并利用其与三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵的反应和吸附作用，实现单宁酸埃洛石络合物在MFAPP表面的有效包覆；最后进行过滤，干燥，即得到所述生物基微胶囊化MFAPP阻燃剂。

上述方案中，所述埃洛石纳米管的外径为10～50nm，内径为15～20nm，长度为100～1500nm。

上述方案中，所述单宁酸粉末与埃洛石纳米管的质量比为3:1～1:2。

上述方案中，所述MFAPP与埃洛石纳米管的质量比为10:1～1:2。

上述方案中，所述一次超声处理时间为1～2h；二次超声处理时间为6～12h。

上述方案中，所述三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵的粒径为50～200微米。