CN101597499B - 一种环保型复合无机阻燃剂的制备方法 - Google Patents

一种环保型复合无机阻燃剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种环保型复合无机阻燃剂的制备方法，以氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、硅铝粉为主要原料，分别用不同的改性剂在所述主要原料的无机颗粒表面做改性处理，再机械混合制备成复合无机阻燃剂。采用全新的混合改性方法，最大程度的发挥氢氧化镁、氢氧化铝的阻燃效应，极大地提高复合无机阻燃剂的阻燃效率；改善界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。制备的复合无机阻燃剂在与有机材料共混过程后，可以使复合阻燃剂与基料的交联性得到改善，起到一定的补强作用，因此可以大量添加复合无机阻燃剂而不影响材料的其它性能，如拉伸强度、断裂伸长率等。

Description

一种环保型复合无机阻燃剂的制备方法
技术领域
本发明属于化学材料技术领域，更具体涉及的是一种环保型复合无机阻燃剂的制备方法。
背景技术
目前世界阻燃剂开发领域呈现出非卤化、复合化、无害或低害化和低烟化的趋势。氢氧化铝、氢氧化镁等无机阻燃剂化学稳定性好，不易挥发，毒性低或无毒，不产生腐蚀性等有害气体，对环境友好，而且原料来源丰富，价格低廉，符合当今阻燃剂向环保型发展的大趋势，已成为阻燃技术发展的主要方向。但是，单一的无机阻燃剂(如氢氧化镁、氢氧化铝)阻燃效率低，一般都要高填充量才能产生好的阻燃效果。另外，由于与高聚物相容性差，界面结合力小而不易在高聚物基体材料中分散，严重影响高聚物基填充材料的加工成型性能并导致被填充材料的机械性能及其它性能下降。所以在实际应用中常常是把两种或两种以上阻燃剂复配在一起，制成复合阻燃剂使用，使它们相互增效，取长补短，从而达到降低阻燃剂的用量，提高材料阻燃性能、加工性能和力学性能的目的。但当前无机阻燃剂的复合或复配大都只是在使用时或使用前将各种阻燃剂进行机械物理混合，一般都存在分散不均匀的问题，不能完全发挥阻燃剂间的协同效应。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型复合无机阻燃剂的制备方法，采用全新的混合改性方法，最大程度的发挥氢氧化镁、氢氧化铝的阻燃效应，极大地提高复合无机阻燃剂的阻燃效率；改善界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。制备的复合无机阻燃剂在与有机材料共混过程后，可以使复合阻燃剂与基料的交联性得到改善，起到一定的补强作用，因此可以大量添加复合无机阻燃剂而不影响材料的其它性能，如拉伸强度、断裂伸长率等。
本发明的环保型复合无机阻燃剂的制备方法，其特征在于：以氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、硅铝粉为主要原料，分别用不同的改性剂在所述主要原料的无机颗粒表面做改性处理，再机械混合制备成复合无机阻燃剂。
本发明的显著优点是：本发明针对目前复合无机阻燃剂制备方法的不足之处，摒弃以往多种无机成分先混合，再使用一种改性剂改性的方法。提供一种利用经过筛选的多种改性剂将氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂的颗粒表面分别进行改性、制成高阻燃效率的氢氧化镁型和氢氧化铝型复合无机阻燃剂的方法，最大程度的发挥氢氧化镁、氢氧化铝的阻燃效应，极大地提高复合无机阻燃剂的阻燃效率。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止不与其它介质向界面渗透，改善了界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。同时，本发明中添加了经过改性处理的煅烧超微高岭土和硅铝粉，作为复合无机阻燃剂的组成部分，在与有机材料共混过程后，可以使复合阻燃剂与基料的交联性得到改善，起到一定的补强作用，因此可以大量添加复合无机阻燃剂而不影响材料的其它性能，如拉伸强度、断裂伸长率等。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
原料采用：氢氧化铝采用超细氢氧化铝粉；所述氢氧化镁采用超细氢氧化镁粉；所述高岭土采用超细高岭土，所述硅铝粉采用超细硅铝粉。
偶联剂A为硅烷偶联剂550，偶联剂B为二甲基硅油(线型聚二甲基硅氧烷)，偶联剂C为硬脂酸(十八烷酸)，偶联剂D为钛酸酯偶联剂TC-114(焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯)。
制备工艺的具体步骤为：
将超细氢氧化镁粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将占氢氧化镁粉重量0.5～3％的偶联剂A加入粉体中，使粉体充分偶联改性，制成1号成分；
将超细氢氧化铝粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将占氢氧化铝粉重量0.5～3％的偶联剂B加入粉体中，使粉体充分偶联，制成2号成分；
将超细高岭土粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将将占高岭土粉重量0.5～3％的偶联剂C加入粉体中，使粉体充分偶联，制成3号成分；
将超细硅铝粉粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将将占高岭土粉重量0.5～3％的偶联剂D加入粉体中，使粉体充分偶联，制成4号成分；
将所述1号成分、2号成分、3号成分和4号成分按比例复配，所述三种成分的用量为，按照重量份数：1号成分35-55份，2号成分35-50份，3号成分7-10份，4号成分5-10份；并均匀搅拌，制成复合无机阻燃剂。
用本发明方法制备的复合无机阻燃剂，其粒径d97≤10mm，吸油率≤0.50ml/g；应用于EVA电缆料，其主要性能指标：阻燃等级V-O，无烟或少烟(烟密度≤100)；氧指数＞38；拉伸强度＞12MPa；断裂伸长率＞150％。
用本发明方法制备的复合无机阻燃剂可以显著提高阻燃效率和改善填充材料的力学性能，促进以氢氧化铝和氢氧化镁为主要原料的阻燃剂的发展。
以下为本发明的实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。
以下实施例中的1号成分、2号成分、3号成分和4号成分均按照具体实施方式中所述的制备方法制备。
实施例1
将55份1号成分、35份2号成分、10份3号成分、5份4号成分均匀搅拌，制成产品a，此产品的主要技术指标及填充EVA电缆料的主要应用性能见表1。
实施例2
将50份1号成分、40份2号成分、10份3号成分、8份4号成分均匀搅拌，制成产品b。此产品的主要技术指标及填充EVA电缆料的主要应用性能见表1。
实施例3
将48份1号成分、45份2号成分、7份3号成分、10份4号成分均匀搅拌，制成产品c。此产品的主要技术指标及填充EVA电缆料的应用性能见表1。
实施例4
将35份1号成分、50份改2号成分、10份3号成分、10份4号成分均匀搅拌，制成产品d。此产品的主要技术指标及填充EVA电缆料的应用性能见表1。
表1产品填充EVA电缆料的应用性能
  实施例   粒径  氧指数LOI，％   拉伸强度MPa   断裂伸长率％
  实施例a   d97≤10mm   38.5   13.5   210
  实施例b   d97≤10mm   38.2   13.7   240
  实施例c   d97≤10mm   38.0   13.1   230
  实施例d   d97≤10mm   37.7   13.8   225
注：产品填充EVA电缆料的塑料配方均为：阻燃剂140份，EVA100份，抗氧剂、相容剂、润滑剂各1份。

Claims (1)

1.一种环保型复合无机阻燃剂的制备方法，其特征在于：在超细氢氧化铝粉、超细氢氧化镁粉、超细高岭土、超细硅铝粉这些无机颗粒表面做改性处理，再机械混合制备成复合无机阻燃剂；其具体步骤为：
将超细氢氧化镁粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将占氢氧化镁粉重量0.5~3%的偶联剂A加入粉体中，使粉体充分偶联改性，制成1号成分；
将超细氢氧化铝粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将占氢氧化铝粉重量0.5~3%的偶联剂B加入粉体中，使粉体充分偶联，制成2号成分；
将超细高岭土粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将将占高岭土粉重量0.5~3%的偶联剂C加入粉体中，使粉体充分偶联，制成3号成分；
将超细硅铝粉粉体置入高速搅拌机中，均匀搅拌并加热至110℃±15℃，采用喷雾法将占高岭土粉重量0.5~3%的偶联剂D加入粉体中，使粉体充分偶联，制成4号成分；
将所述1号成分、2号成分、3号成分和4号成分按比例复配，所述四种成分的用量为，按照重量份数：1号成分35-55份，2号成分35-50份，3号成分7-10份，4号成分5-10份；并均匀搅拌，制成复合无机阻燃剂；
所述偶联剂A为硅烷偶联剂550，偶联剂B为二甲基硅油，偶联剂C为硬脂酸，偶联剂D为钛酸酯偶联剂TC-114；或偶联剂A为硅烷偶联剂550，偶联剂B为线型聚二甲基硅氧烷，偶联剂C为十八烷酸，偶联剂D为焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯。
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