CN104479172A - 一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，涉及一种聚磷酸铵的制备方法。本发明的目的是为了解决目前改性后的聚磷酸铵作为阻燃剂易水解，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出的技术问题。本发明的方法：一、将聚磷酸铵加热；二、在聚磷酸铵表面包覆含氟硅油。本发明的优点：一、本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵在室温下溶解度比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度大幅下降；二、添加了本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率与添加了未包覆的聚磷酸铵的聚乙烯材料大幅提高；三、本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚磷酸铵的制备方法。
背景技术
聚磷酸铵(APP)是一种添加型无机阻燃剂，其含磷量高，含氮量大，热稳定性好，产品近于中性，并可以与其它阻燃剂(无机物或有机物)混用，分散性较好，同时具有价格便宜、毒性较低、使用安全等优点，因而广泛地应用于配制膨胀型防火涂料、电缆防火处理、纸张和木材等的阻燃处理，又可以用于塑料和橡胶的阻燃制品中。
根据聚合度n的大小，APP可分为短链APP(n＝10～20)(又称水溶性APP)长链APP(n>20)(又称水不溶性APP)，其中长链APP用途广泛。目前对APP的改进方法主要有：
(1)提高聚合度：高聚合度的APP吸水性小，热稳定性高。日本专利报道，加热磷酸铵与五氧化二磷的混合物，温度为200～300℃，加磷酸铵于上述反应物中，整个反应中磷酸铵与五氧化二磷的物质的量比控制在(1:1)～(30:1)，再加尿素，尿素与整个反应的磷酸铵的物质的量比为(1:20)～(2:1)，温度250℃～330℃，产物为II-型APP。有关高质量聚磷酸铵的研究，国外在这方面己有产品投入市场，如美国Hoechest公司生产的Exolit系列阻燃剂中，ExolitAPP22产品聚合度超过700，Hoechest公司开发的聚磷酸铵聚合物，聚合度达2000，溶解度儿乎为0，有较高的白度指数。中国由于生产设备不具备及加热、搅拌和捏合于一体的装置要求，而且产品质量不稳定。另外值得注意的是五氧化二磷正逐步淡出APP的制备过程，取而代之的是尿素，但该原料在反应时放出大量的氨气和二氧化碳，对反应釜的容积提出了更高的要求，并且反应过程中反应物呈高粘性物，气体从中排出比较困难。
(2)微胶囊化：APP与某些高分子材料相容性较差，易从聚合物制品中渗出而流失，降低了它的阻燃性能。再者，APP的热稳定性较差，受热分解产生小分子化合物，难以满足在较高温度下塑料加工的要求。采用微胶囊技术(MC)对APP进行包覆处理，使APP表面涂有包覆材料，从而改变APP的性能。根据所需的阻燃基料种类，选择合适的囊材，MC化的阻燃剂加入后增加与聚合物的相容性，从而减少和消除阻燃剂对聚合物制品物理、机械和电性能的不利影响。可用于包覆材料的种类很多，一般选用耐热性较高的聚脲、蜜胺树脂、环氧树脂、季戊四醇等，不仅可以改善其操作性，而且有利于环境保护。德国专利报导，用三聚氰胺甲醛树脂MC化APP的实例为：在5.2kg的APP(牌号为Exolit22)中加入500g牌号为KanraaminTmpreganting Resin700的三聚氰胺甲醛树脂、5.6kg水和3L甲醇，在120℃反应20min，制得5.5kgMC化的APP。与未MC化的APP相比，MC化的APP水溶性由25℃的8.2％和60℃的62％分别降至0.2％和0.8％。另一个用聚脲MC化APP的实例为：将含15g聚脲(牌号为Cardate)的丙酮溶液滴加到含250g的APP的丙酮溶液中，回流2h，加水，制得250g聚脲MC化水解稳定性的与未MC化的APP相比，水溶性由8.2％和62％(25℃和600℃)降至3.6％和14.3％。将该产品添加到聚氨酯中，阻燃效果达UL-94V-0级。
北京联合大学芦笑梅使用EVA对APP制成的IFR进行包覆改性，提高了IFR阻燃PP的防潮性，并改善了IFR与PP的相容性。其合成步骤为：将3g的H3PO4在190℃下加到27g的APP中，使呈现熔融状态，并加入l0g季戊四醇、2.5g三聚氰胺，反应5h，再加入7.5g三聚氰胺反应2h，得产物。将产物在230～250℃脱气处理2h，冷却后研磨得白色粉末状IFR。将EVA与IFR按比例在180℃料温下混合均匀，即得MC化的IFR。结果表明，加入EVA后的IFR阻燃PP吸潮性有明显改善：不加EVA时为8.36％，加入4.2％EVA后为0.86％。
(3)三聚氰胺改性：APP是IFR的主要组份，三聚氰胺通常作为其中的发泡剂使用，当APP在受热分解释放出氨而呈酸性的情况下，可能与三聚氰胺中胺基反应成盐，从而改善APP的某些性质。此外，MEL的加入还可用于调节阻燃剂中的磷氮协效作用，提高APP的阻燃效率。中山大学廖凯荣等将计量的APP和三聚氰胺搅拌，升温到250℃并维持反应1h，降温，粉碎，即得三聚氰胺改性的APP(MAPP)。实验表明，MAPP热分解温度比APP高，吸湿性较小。在许多情况下，MAPP仍不能满足要求，还须对MAPP进行再处理。日本Chisso公司报导，用一种含有活性氢的化合物处理MAPP，使MAPP粒子间形成化学键，改进MAPP的性能。日本Tosoh公司用牌号为SILA-ACES330(3-氨基三乙氧基硅烷)的偶联剂处理MAPP(牌号HistaflamAP-462)，用此产品阻燃EVA可制成耐水、绝缘性能优异的材料。偶联剂是一类具有两亲结构的有机化合物，它可以使性质差别很大的材料紧密结合起来，从而提高材料的综合性能。目前使用量最大的偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等，其中硅烷偶联剂是品种最多、用量最大的一类。硅烷、硅氧烷、铝酸酯等本身具有一定的阻燃性，加到APP中，既可以增加其阻燃性，对其吸湿性也有一定的改善，同时也能够改善材料的韧性、耐热性以及吸水率。另外，利用硅烷偶联剂还可以将小分子有机物加到APP分子链上，改善其吸湿性。美国PPG公司的专利[39]报道，利用聚二甲基硅氧烷衍生物(相对分子质量14000)处理APP，使此种APP与PE混料制成薄膜，耐水试验14天时，磷的渗出率为2.7％，而未处理的则为15.6％。
但是目前改性后的聚磷酸铵作为阻燃剂易水解，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前改性后的聚磷酸铵作为阻燃剂易水解，导致阻燃性能降低和阻燃剂在材料中易析出的技术问题，而提供一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法。
本发明的一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，具体是按以下步骤进行：
一、将聚磷酸铵在温度为70℃～100℃的条件下加热3min～10min，得到加热的聚磷酸铵；
二、将改性剂与分散剂在温度为70℃～100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1000r/min～2000r/min和温度为70℃～100℃的条件下搅拌10min～20min，再经粉碎、过筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:(0.1～5)；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:(10～40)；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油。
本发明的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法是基于含氟硅油具有优异憎水性、耐高温性和低表表面张力的优异性能，用含氟硅油对聚磷酸铵进行改性，使聚磷酸铵的表面包覆一层含氟硅油，从而使聚磷酸铵的表面张力下降，聚磷酸铵的憎水性提高，同时由于含氟硅油的耐高温性，也避免了包覆后的聚磷酸铵塑料改性中表面包覆的含氟硅油分解，造成包覆失效的现象发生。
本发明的优点：
一、本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵在室温下溶解度比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度降低了40％～158％；
二、添加了本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率与添加了未包覆的聚磷酸铵的聚乙烯材料提高了3～8倍；
三、与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在25℃水中浸泡24h的体积电阻率提高了107倍，添加了本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在90℃水中保温的体积电阻率由添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料的体积电阻率0升高至1011Ω·m～1013Ω·m，绝缘性明显强于未包覆的聚磷酸铵，这说明本发明制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，具体是按以下步骤进行：
一、将聚磷酸铵在温度为70℃～100℃的条件下加热3min～10min，得到加热的聚磷酸铵；
二、将改性剂与分散剂在温度为70℃～100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1000r/min～2000r/min和温度为70℃～100℃的条件下搅拌10min～20min，再经粉碎、过筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:(0.1～5)；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:(10～40)；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油。
本实施方式的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法是基于含氟硅油具有优异憎水性、耐高温性和低表表面张力的优异性能，用含氟硅油对聚磷酸铵进行改性，使聚磷酸铵的表面包覆一层含氟硅油，从而使聚磷酸铵的表面张力下降，聚磷酸铵的憎水性提高，同时由于含氟硅油的耐高温性，也避免了包覆后的聚磷酸铵塑料改性中表面包覆的含氟硅油分解，造成包覆失效的现象发生。
本实施方式的优点：
一、本实施方式制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵在室温下溶解度比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度降低了40％～158％；
二、添加了本实施方式制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率与添加了未包覆的聚磷酸铵的聚乙烯材料提高了3～8倍；
三、与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本实施方式制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在25℃水中浸泡24h的体积电阻率提高了107倍，添加了本实施方式制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在90℃水中保温的体积电阻率由添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料的体积电阻率0升高至1011Ω·m～1013Ω·m，绝缘性明显强于未包覆的聚磷酸铵，这说明本实施方式制备的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述的含氟硅油为十七氟癸基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基聚硅氧烷、三氟甲基三甲基硅烷或三氟丙基羟基硅氧烷。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述的分散剂为丙酮、无水乙醇、无水甲醇、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、乙醚或苯。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中经粉碎、过800目～1000目的筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵。其它与具体实施方式一至三之一相同。
采用下述试验验证本发明的效果：
试验一：本试验为一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，具体是按以下步骤进行：
一、将聚磷酸铵在温度为80℃的条件下加热5min，得到加热的聚磷酸铵；
二、将改性剂与分散剂在温度为80℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1500r/min和温度为80℃的条件下搅拌15min，再经粉碎、过筛900目，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为200:1；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:40；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油，具体为十七氟癸基三乙氧基硅烷；步骤二中所述的分散剂为无水乙醇。
聚磷酸铵的溶解度测试方法如下：将4g聚磷酸铵溶解于100mL蒸馏水中，磁力搅拌20min，再离心40min，取5mL上清液放置于一个质量为m1的干燥烧杯中，称重5mL的上清液和质量为m1的烧杯的总质量为m2，在110℃下蒸发至恒重，称重质量为m1的烧杯和剩余上清液的总质量为m3，计算室温下溶解度为S％＝[(m3-m1)/(m2-m1)]×100％。
利用上述方法对未进行包覆的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.49g/100mL，在水中呈乳液；利用上述方法对试验一得到的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.19g/100mL，比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度降低了158％。
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表1；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表1。
耐水耐析出测试：
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表1；
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h，4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表1；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表1；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h、4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表1；
表1
由表1看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率提高了3倍；
经过耐水性测试，由表1看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在25℃水中浸泡24h的体积电阻率提高了2×107倍，由表1看出添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在90℃水中保温的体积电阻率由添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料的体积电阻率0升高至1011Ω·m～1013Ω·m，绝缘性明显强于未包覆的聚磷酸铵，这说明本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。
试验二：本试验为一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，具体是按以下步骤进行：
一、将聚磷酸铵在温度为90℃的条件下加热10min，得到加热的聚磷酸铵；
二、将改性剂与分散剂在温度为90℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1500r/min和温度为90℃的条件下搅拌20min，再经粉碎、过筛900目，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:1；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:50；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油，具体为三氟丙基羟基硅氧烷；步骤二中所述的分散剂为无水乙醇。
聚磷酸铵的溶解度测试方法如下：将4g聚磷酸铵溶解于100mL蒸馏水中，磁力搅拌20min，再离心40min，取5mL上清液放置于一个质量为m1的干燥烧杯中，称重5mL的上清液和质量为m1的烧杯的总质量为m2，在110℃下蒸发至恒重，称重质量为m1的烧杯和剩余上清液的总质量为m3，计算室温下溶解度为S％＝[(m3-m1)/(m2-m1)]×100％。
利用上述方法对未进行包覆的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.49g/100mL，在水中呈乳液；利用上述方法对试验二得到的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.22g/100mL，比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度降低了123％。
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表2；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表2。
耐水耐析出测试：
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表2；
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h，4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表2；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表2；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h，4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表2；
表2
由表2看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率提高了4倍；
经过耐水性测试，由表2看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在25℃水中浸泡24h的体积电阻率提高了107倍，由表2看出添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在90℃水中保温的体积电阻率由添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料的体积电阻率0升高至1011Ω·m～1013Ω·m，绝缘性明显强于未包覆的聚磷酸铵，这说明本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。
试验三：本试验为一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，具体是按以下步骤进行：
一、将聚磷酸铵在温度为80℃的条件下加热5min，得到加热的聚磷酸铵；
二、将改性剂与分散剂在温度为100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1500r/min和温度为100℃的条件下搅拌10min，再经粉碎、过筛900目，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为50:1；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:45；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油，具体为三氟丙基甲基聚硅氧烷；步骤二中所述的分散剂为无水乙醇。
聚磷酸铵的溶解度测试方法如下：将4g聚磷酸铵溶解于100mL蒸馏水中，磁力搅拌20min，再离心40min，取5mL上清液放置于一个质量为m1的干燥烧杯中，称重5mL的上清液和质量为m1的烧杯的总质量为m2，在110℃下蒸发至恒重，称重质量为m1的烧杯和剩余上清液的总质量为m3，计算室温下溶解度为S％＝[(m3-m1)/(m2-m1)]×100％。
利用上述方法对未进行包覆的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.49g/100mL，在水中呈乳液；利用上述方法对试验三得到的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.31g/100mL，比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度降低了58％。
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表3；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表3。
耐水耐析出测试：
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表3；
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h，4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表3；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表3；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h，4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表3；
表3
由表3看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率提高了8倍；
经过耐水性测试，由表3看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在25℃水中浸泡24h的体积电阻率提高了3×107倍，由表3看出添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在90℃水中保温的体积电阻率由添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料的体积电阻率0升高至1011Ω·m～1013Ω·m，绝缘性明显强于未包覆的聚磷酸铵，这说明本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。
试验四：本试验为一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，具体是按以下步骤进行：
一、将聚磷酸铵在温度为85℃的条件下加热8min，得到加热的聚磷酸铵；
二、将改性剂与分散剂在温度为100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1500r/min和温度为100℃的条件下搅拌18min，再经粉碎、过筛900目，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:1；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:40；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油，具体为三氟甲基三甲基硅烷；步骤二中所述的分散剂为丙醇。
聚磷酸铵的溶解度测试方法如下：将4g聚磷酸铵溶解于100mL蒸馏水中，磁力搅拌20min，再离心40min，取5mL上清液放置于一个质量为m1的干燥烧杯中，称重5mL的上清液和质量为m1的烧杯的总质量为m2，在110℃下蒸发至恒重，称重质量为m1的烧杯和剩余上清液的总质量为m3，计算室温下溶解度为S％＝[(m3-m1)/(m2-m1)]×100％。
利用上述方法对未进行包覆的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.49g/100mL，在水中呈乳液；利用上述方法对试验四得到的表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵计算室温下溶解度为S％为0.35g/100mL，比未包覆的聚磷酸铵室温下溶解度降低了40％。
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表4；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，然后再按国标GB/T1410-2006的方法对添加了阻燃剂的聚乙烯进行电性能测试，测试结果如表4。
耐水耐析出测试：
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表4；
将本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(OrientIFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h，4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表4；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在25℃下水中，浸泡24h，测试体积电阻率，测试结果如表4；
将未进行包覆的聚磷酸铵分别与三嗪成炭剂(Orient IFR-CFA)和蒙脱土按照19：76：5的质量比组成的混合物作为阻燃剂，按照质量分数为35％的添加量添加到阻燃基材聚乙烯中，制成1mm厚的薄片试样，在90℃水浴槽中分别保温2h，4h和6h的条件下测试体积电阻率，测试结果如表4；
表4
由表4看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在室温的体积电阻率提高了3倍；
经过耐水性测试，由表4看出与添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料相比，添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在25℃水中浸泡24h的体积电阻率提高了107倍，由表4看出添加了本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的聚乙烯材料在90℃水中保温的体积电阻率由添加未包覆聚磷酸铵的阻燃聚乙烯材料的体积电阻率0升高至1011Ω·m～1013Ω·m，绝缘性明显强于未包覆的聚磷酸铵，这说明本试验步骤二得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵憎水性明显提高，与材料相容性和绝缘性也明显提高。
Claims (4)
1.一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，其特征在于表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法具体是按以下步骤进行：
一、将聚磷酸铵在温度为70℃～100℃的条件下加热3min～10min，得到加热的聚磷酸铵；
二、将改性剂与分散剂在温度为70℃～100℃的条件下均匀混合，得到混合液，将步骤一得到的加热的聚磷酸铵加入到混合液中，在转速为1000r/min～2000r/min和温度为70℃～100℃的条件下搅拌10min～20min，再经粉碎、过筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵；步骤二中所述的步骤一得到的加热的聚磷酸铵与改性剂的质量比为100:(0.1～5)；步骤二中所述的改性剂与分散剂的质量比为1:(10～40)；步骤二中所述的改性剂为含氟硅油。
2.根据权利要求1所述的一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，其特征在于步骤二中所述的含氟硅油为十七氟癸基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基聚硅氧烷、三氟甲基三甲基硅烷或三氟丙基羟基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，其特征在于步骤二中所述的分散剂为丙酮、无水乙醇、无水甲醇、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、乙醚或苯。
4.根据权利要求1所述的一种表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵的制备方法，其特征在于步骤二中经粉碎、过800目～1000目的筛，得到表面包覆含氟硅油的聚磷酸铵。
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