CN104829796B - 一种塑料用阻燃剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种塑料用阻燃剂的制备方法，本发明涉及塑料用阻燃剂的制备方法。本发明是要解决现有的用于聚苯乙烯塑料的阻燃剂阻燃效果差的技术问题。本塑料用阻燃剂是由甲醛、尿素、六次甲基四胺、聚乙烯醇、氯化铵和盐酸混合液和改性石墨制成的。制法：将改性石墨、甲醛和聚乙烯醇加入到反应容器中，加热溶解后，再加入六次甲基四胺，升温至80℃后，再加入尿素，搅拌反应后，得到石墨改性树脂；再将氯化铵和盐酸混合液加入到石墨改性树脂中，混合均匀，得到塑料用阻燃剂。本发明的塑料用阻燃剂的燃烧性能达到B级并且力学性能较好，储存时间长达2年。可用作可发性聚苯乙烯等塑料的阻燃剂。

Description

一种塑料用阻燃剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种塑料用阻燃剂的制备方法。

背景技术

可发性聚苯乙烯塑料可广泛用于各行业的隔热、保温、防震及包装材料，但是聚苯乙烯塑料易燃，可以被火点燃，即使移走火源仍然能持续燃烧，燃烧过程中伴有浓烟而且有带有明火的溶滴。现有的用于聚苯乙烯塑料的阻燃剂膨胀石墨具有良好的阻燃性能，如申请号为201110020288.5的中国专利公开了一种核-壳结构复合阻燃剂及其制备方法，该复合阻燃剂为暗灰色的固体颗粒，核为可膨胀石墨，壳为三聚氰胺甲醛树脂，但是这种阻燃剂由于耐水性差，在潮湿环境下使用时，阻燃性能差。

发明内容

本发明是要解决现有的用于聚苯乙烯塑料的阻燃剂阻燃效果差的技术问题，而提供一种塑料用阻燃剂的制备方法。

本发明的塑料用阻燃剂是按质量百分比由28.7％～40.7％甲醛、39.7％～47.3％尿素、0.5％～1.5％六次甲基四胺、1.6％～2.8％的聚乙烯醇、1.8％～24.9％的改性石墨、以及4.6％～5.9％的氯化铵和盐酸混合液制成。

上述的塑料用阻燃剂的制备方法按以下步骤进行：

一、按质量百分数称取28.7％～40.7％甲醛、39.7％～47.3％尿素、0.5％～1.5％六次甲基四胺、1.6％～2.8％的聚乙烯醇、1.8％～24.9％的改性石墨、以及4.6％～5.9％的氯化铵和盐酸混合液；

二、将称取的改性石墨加入到反应容器中，再加入甲醛和聚乙烯醇，加热至45～50℃，搅拌至聚乙烯醇溶解，然后加入六次甲基四胺，升温至80℃后，再加入尿素，在80～82℃的条件下搅拌反应1～2小时，得到石墨改性树脂；

三、将步骤二得到的石墨改性树脂降温至45～55℃，然后加入氯化铵和盐酸混合液混合均匀，得到塑料用阻燃剂。

纯脲醛树脂本身的燃烧等级为C级，阻燃性能较差，并且脆性大，储存时间也短。本发明在制备过程中，加入改性石墨、氯化铵和盐酸混合液及聚乙烯醇，改性石墨片层之间有较大空隙，石墨表面经氧化带有羟基、羧基和羰基等含氧基团，在阻燃剂制备过程中，与有机分子结合，在遇火后，石墨片层间会形成很厚的残炭层，从而与空气隔绝接触，从而达到阻燃灭火的目的，而且聚乙烯醇的加入，也使得脲醛树脂体系的耐水性提高。本发明的塑料用阻燃剂的燃烧性能达到B级并且力学性能较好，储存时间长达2年。可用作可发性聚苯乙烯等塑料的阻燃剂。本发明制备的塑料用阻燃剂无毒、韧性好、稳定性优良。本发明的方法，用改性石墨对水性脲醛树脂进行改性，制作过程中不会对环境造成污染的任何废弃物，具有环保性能；而且脲醛树脂具有造价低廉的优势并且粘结强度高，发展应用前景十分乐观。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的塑料用阻燃剂是按质量百分比由28.7％～40.7％甲醛、39.7％～47.3％尿素、0.5％～1.5％六次甲基四胺、1.6％～2.8％的聚乙烯醇、1.8％～24.9％的改性石墨、以及4.6％～5.9％的氯化铵和盐酸混合液制成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：改性石墨是采用Hummer法对石墨进行氧化处理得到的，具体的操作如下：在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠，在冰浴条件下加入高锰酸钾，在35℃下反应30min后加入去离子水，在98℃条件下反应30min，立即过滤洗涤，得到滤饼干燥后，再进行超声，得到改性石墨。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所述的氯化铵和盐酸混合液是由2克的氯化铵、10mL质量百分浓度为10％的盐酸加入到90mL水中制成的。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：具体实施方式一所述的塑料用阻燃剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按质量百分数称取28.7％～40.7％甲醛、39.7％～47.3％尿素、0.5％～1.5％六次甲基四胺、1.6％～2.8％的聚乙烯醇、1.8％～24.9％的改性石墨、以及4.6％～5.9％的氯化铵和盐酸混合液；

二、将称取的改性石墨加入到反应容器中，再加入甲醛和聚乙烯醇，加热至45～50℃，搅拌至聚乙烯醇溶解，然后加入六次甲基四胺，升温至80℃后，再加入尿素，在80～82℃的条件下搅拌反应1～2小时，得到石墨改性树脂；

三、将步骤二得到的石墨改性树脂降温至45～55℃，然后加入氯化铵和盐酸混合液混合均匀，得到塑料用阻燃剂。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是改性石墨是采用Hummer法对石墨进行氧化处理得到的，具体的操作如下：在四口瓶中加入石墨、浓硫酸、硝酸钠，在冰浴条件下加入高锰酸钾，在35℃下反应30min后加入去离子水，在98℃条件下反应30min，立即过滤洗涤，得到滤饼干燥后，再进行超声，得到改性石墨；其他与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是所述的氯化铵和盐酸混合液是由2克的氯化铵、10mL质量百分浓度为10％的盐酸加入到90mL水中制成的。其它与具体实施方式四或五相同。

用以下实施例证明本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的塑料用阻燃剂的制备方法按以下步骤进行：

一、按质量份数称取40份的甲醛、47份的尿素、0.5份的六次甲基四胺、2份的聚乙烯醇、4.85份的改性石墨、以及5份的氯化铵和盐酸混合液；其中改性石墨是采用Hummer法对石墨进行氧化处理得到的，具体的操作如下：在四口瓶中加入10克石墨、230mL浓硫酸、5.1克硝酸钠，在冰浴条件下加入30克高锰酸钾，在35℃下反应30min后加入100mL去离子水，在98℃条件下反应30min，立即过滤洗涤，得到滤饼,再放入乙醇中超声处理30min，干燥后，得到改性石墨；

二、将改性石墨加入到反应容器中，再加入甲醛和聚乙烯醇，加热至50℃，搅拌至聚乙烯醇溶解，然后加入六次甲基四胺，升温至80℃后，再加入尿素，在80℃的条件下搅拌反应1小时，得到石墨改性树脂；

三、将步骤二得到的石墨改性树脂降温至50℃，然后加入氯化铵和盐酸混合液混合均匀，得到塑料用阻燃剂。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是：步骤一中按质量份数称取40份的甲醛、42份的尿素、0.8份的六次甲基四胺、2.5份的聚乙烯醇、9.7份的改性石墨、以及5.3份的氯化铵和盐酸混合液；其他步骤与参数与实施例1相同。

实施例3

本实施例与实施例1不同的是：步骤一中按质量份数称取35份的甲醛、40份的尿素、1份的六次甲基四胺、2.7份的聚乙烯醇、15.6份的改性石墨、以及5.5份的氯化铵和盐酸混合液；其他步骤与参数与实施例1相同。

实施例4

本实施例与实施例1不同的是：步骤一中按质量份数称取30.3份的甲醛、39.82份的尿素、1.2份的六次甲基四胺、2.4份的聚乙烯醇、21.98份的改性石墨、以及5.3份的氯化铵和盐酸混合液；其他步骤与参数与实施例1相同。

实施例5

本实施例与实施例1不同的是：步骤一中按质量份数称取29份的甲醛、40份的尿素、1.4份的六次甲基四胺、2.6份的聚乙烯醇、24.3份的改性石墨、以及5.7份的氯化铵和盐酸混合液；其他步骤与参数与实施例1相同。

将实施例1-5制备的塑料用阻燃剂按表1中设定的添加量分别加入预发泡后的可发性聚苯乙烯中，用高速混合机混合均匀，将混合物放入模具中，通入压力为0.3MPa的高压水蒸汽进行压模，制出的样条自然冷却后进行阻燃测试。得的结果也列于表1中。

表1阻燃可发性聚苯乙烯材料的燃烧性能试验结果

从表1可以看出，实施例1～5制备的塑料用阻燃剂，阻燃效果良好，添加量大于等于10％时，聚苯乙烯材料的燃烧等级均达到V-0级，氧指数大于30。

耐水性试验：将3号样条浸泡在水中12小时，取出样条干燥后进行氧指数燃烧测试，结果氧指数为32.2，与未浸水样条燃烧数值相比并无太大差异，证明了该阻燃剂良好的耐水性。

纯脲醛树脂及实施例1-5制备的塑料用阻燃剂的存储期的比较。

Claims (1)

1.一种塑料用阻燃剂的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、按质量百分数称取28.7％～40.7％甲醛、39.7％～47.3％尿素、0.5％～1.5％六次甲基四胺、1.6％～2.8％的聚乙烯醇、1.8％～24.9％的改性石墨、以及4.6％～5.9％的氯化铵和盐酸混合液；

二、将称取的改性石墨加入到反应容器中，再加入甲醛和聚乙烯醇，加热至45～50℃，搅拌至聚乙烯醇溶解，然后加入六次甲基四胺，升温至80℃后，再加入尿素，在80～82℃的条件下搅拌反应1～2小时，得到石墨改性树脂；

三、将步骤二得到的石墨改性树脂降温至45～55℃，然后加入氯化铵和盐酸混合液混合均匀，得到塑料用阻燃剂。