CN105273236A - 一种纳米纤维Mg（OH）2无卤阻燃剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂的制备方法，属于无卤阻燃剂制备领域。本发明的无卤阻燃剂是将轻烧白云石碾磨成粉末，与蒸馏水混合反应冷却后，通入CO₂进行反应，抽滤得含镁碳酸钙，与去离子水和无水乙醇按比例混合热解，过滤得滤渣，加入盐酸混合得氯化镁溶液，再与氨水和聚乙二醇混合，抽滤、干燥，于高压釜中，加入乙二胺，在油浴中加热重结晶，用去离子水洗涤，干燥制得。本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，制备过程中固液易分离，生产效率高；所得产品粒径小，粒径分布均匀，与其他材料相容性好，阻燃效果好。

Description

一种纳米纤维Mg（OH）2无卤阻燃剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂的制备方法，属于无卤阻燃剂制备领域。

背景技术

无卤阻燃剂，因其高效、低烟、低毒等特性，最终可以取代含卤阻燃剂；磷系阻燃剂和无机氢氧化物也应进一步加强研究，特别是在阻燃剂的微胶囊化技术、超细化技术、表面改性处理技术等方面，通过微胶囊化可以降低红磷的吸湿水解性，减少有毒磷化氢气体的放出；膨胀型阻燃剂和高聚物/无机纳米复合材料阻燃剂因其具有优良的阻燃性能和物理性能以及无毒、无污染等优点，必将成为下一步研究开发的重点。随着人们对聚合物阻燃体系环境友好性要求的不断提高，纳米高聚物/无机复合材料与磷-氮系阻燃剂的协同阻燃应当是今后阻燃剂改性研究的主要方向。

氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂，通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用。分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。氢氧化镁是公认的橡塑行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂。广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料及电子、不饱和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中。特别是对矿用导风筒涂覆布、PVC整芯运输带、阻燃铝塑板、阻燃篷布、PVC电线电缆料、矿用电缆护套、电缆附件的阻燃、消烟抗静电，可代替氢氧化铝，具有优良的阻燃效果。但目前生产的氢氧化镁阻燃剂，普遍具有粒径大、粒径分布不均匀、固液分离困难、与高分子相容性差，且在基体材料中分散不均匀，不仅降低其阻燃效果同时影响高分子材料的物理性能和机械性能等一系列问题。因此在此基础上研究出一种粒径小，与高分子材料相容性好的无卤阻燃剂的制备方法，具有很好的发展前景和社会价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前方法生产的Mg（OH）₂无卤阻燃剂，粒径大、粒径分布不均匀、固液分离困难、与高分子相容性差，导致在基体材料中分散不均匀，阻燃效果、高分子材料物理性能和机械性能降低的弊端，提供了一种纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂的制备方法，本发明是将轻烧白云石碾磨成粉末，与蒸馏水混合反应冷却后，通入CO₂进行反应，与去离子水和无水乙醇按比例混合热解，过滤得滤渣，加入盐酸混合后，再与氨水和聚乙二醇混合，抽滤、干燥，于高压釜中，加入乙二胺，在油浴中加热重结晶，用去离子水洗涤，干燥制得。本发明制备方法简单，制备过程中固液易分离，所得产品与其他材料相容性好。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）将轻烧白云石置于碾磨机器中进行碾磨并过筛，制备得80～100目的轻烧白云石粉末，随后将轻烧白云石粉末与蒸馏水，按质量比1:200混合反应30～40min，随后使其自然冷却至20～25℃后，通入流量为40L·h^-1的CO₂进行反应，待其pH为7.2～7.3后，对其进行抽滤，并收集滤饼，制备得含镁碳酸钙；

（2）按体积比1:1:3将无水乙醇、上述制备的含镁碳酸钙和去离子水搅拌混合并置于70～80℃下热解1～2h，待热解完成后，对其进行过滤，收集滤渣并按质量比1:5，将滤渣与质量浓度为10％的盐酸溶液，在20～25℃，搅拌速度为600～800r/min下，搅拌混合20～30min，制备得氯化镁溶液；

（3）按重量份数计，选取20～45份的质量分数为15％的氨水溶液、5～8份的聚乙二醇和50～72份的上述制备的氯化镁溶液，在2500～3000r/min下，搅拌混合至无白色沉淀析出后，对其抽滤并收集滤饼，随后将其置于60～80℃烘箱中干燥8～10h，得Mg（OH）₂沉淀；

（4）将上述所得的Mg（OH）₂沉淀放入聚四氟乙烯高压釜，并按Mg（OH）₂沉淀与质量浓度为25％的乙二胺固液质量比1:10将聚四氟乙烯高压釜加满，随后将高压釜置于油温为150～160℃的恒温油浴中，使其加热重结晶8～12h，待重结晶完成后，用去离子水洗涤5～6次，并置于60～80℃下干燥8～10h，即可制备得纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂。

本发明的应用方法：将50～75g双酚A型环氧树脂、10～15g线性酚醛固化剂、5～7g二乙基膦酸铝、5～15g纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂和5～13g丁酮在室温下搅拌熟化成胶液，将胶液涂覆至玻璃布，烘箱150～160℃中烘片预固化5～7min，将预固化片叠成8块，再在平板硫化机下从100～110℃升温至190℃，150℃前压力为0.5MPa，160℃后压力为2.5MPa，190℃时压力增大至4.5MPa，2h后制得基板，得到基板胶液质量分数为36%～43%。所得基材阻燃效果好，与其他材料相容性好，在基材中分散均匀，提高了其他材料的物理和机械性能。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明制备方法简单，制备过程中固液易分离，生产效率高；

（2）所得产品粒径小，粒径分布均匀，与其他材料相容性好，阻燃效果好。

具体实施方式

首先将轻烧白云石置于碾磨机器中进行碾磨并过筛，制备得80～100目的轻烧白云石粉末，随后将轻烧白云石粉末与蒸馏水，按质量比1:200混合反应30～40min，随后使其自然冷却至20～25℃后，通入流量为40L·h^-1的CO₂进行反应，待其pH为7.2～7.3后，对其进行抽滤，并收集滤饼，制备得含镁碳酸钙；然后按体积比1:1:3将无水乙醇、上述制备的含镁碳酸钙和去离子水搅拌混合并置于70～80℃下热解1～2h，待热解完成后，对其进行过滤，收集滤渣并按质量比1:5，将滤渣与质量浓度为10％的盐酸溶液，在20～25℃，搅拌速度为600～800r/min下，搅拌混合20～30min，制备得氯化镁溶液；再按重量份数计，选取20～45份的质量分数为15％的氨水溶液、5～8份的聚乙二醇和50～72份的上述制备的氯化镁溶液，在2500～3000r/min下，搅拌混合至无白色沉淀析出后，对其抽滤并收集滤饼，再将其置于60～80℃烘箱中干燥8～10h，得Mg（OH）₂沉淀；将上述所得的Mg（OH）₂沉淀放入聚四氟乙烯高压釜，按Mg（OH）₂沉淀与质量浓度为25％的乙二胺固液质量比1:10将聚四氟乙烯高压釜加满，随后将高压釜置于油温为150～160℃的恒温油浴中，使其加热重结晶8～12h，待重结晶完成后，用去离子水洗涤5～6次，并置于60～80℃下干燥8～10h，即可制备得纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂。

实例1

首先将轻烧白云石置于碾磨机器中进行碾磨并过筛，制备得80目的轻烧白云石粉末，随后将轻烧白云石粉末与蒸馏水，按质量比1:200混合反应30min，随后使其自然冷却至20℃后，通入流量为40L·h^-1的CO₂进行反应，待其pH为7.2后，对其进行抽滤，并收集滤饼，制备得含镁碳酸钙；然后按体积比1:1:3将无水乙醇、上述制备的含镁碳酸钙和去离子水搅拌混合并置于70℃下热解1h，待热解完成后，对其进行过滤，收集滤渣并按质量比1:5，将滤渣与质量浓度为10％的盐酸溶液，在20℃，搅拌速度为600r/min下，搅拌混合20min，制备得氯化镁溶液；再按重量份数计，选取35份的质量分数为15％的氨水溶液、5份的聚乙二醇和60份的上述制备的氯化镁溶液，在2500r/min下，搅拌混合至无白色沉淀析出后，对其抽滤并收集滤饼，随后将其置于60℃烘箱中干燥8h，得Mg（OH）₂沉淀；最后将上述所得的Mg（OH）₂沉淀放入聚四氟乙烯高压釜，并按Mg（OH）₂沉淀与质量浓度为25％的乙二胺固液质量比1:10将聚四氟乙烯高压釜加满，随后将高压釜置于油温为150℃的恒温油浴中，使其加热重结晶8h，待重结晶完成后，用去离子水洗涤5次，并置于60℃下干燥8h，即可制备得纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂。

将50g双酚A型环氧树脂、15g线性酚醛固化剂、7g二乙基膦酸铝、15g纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂和13g丁酮在室温下搅拌熟化成胶液，将胶液涂覆至玻璃布，烘箱150℃中烘片预固化5min，将预固化片叠成8块，再在平板硫化机下从100℃升温至190℃，150℃前压力为0.5MPa，160℃后压力为2.5MPa，190℃时压力增大至4.5MPa，2h后制得基板，得到基板胶液质量分数为36%。所得基材阻燃效果好，与其他材料相容性好，在基材中分散均匀，提高了其他材料的物理和机械性能。

实例2

首先将轻烧白云石置于碾磨机器中进行碾磨并过筛，制备得90目的轻烧白云石粉末，随后将轻烧白云石粉末与蒸馏水，按质量比1:200混合反应35min，随后使其自然冷却至22℃后，通入流量为40L·h^-1的CO₂进行反应，待其pH为7.3后，对其进行抽滤，并收集滤饼，制备得含镁碳酸钙；然后按体积比1:1:3将无水乙醇、上述制备的含镁碳酸钙和去离子水搅拌混合并置于75℃下热解1.5h，待热解完成后，对其进行过滤，收集滤渣并按质量比1:5，将滤渣与质量浓度为10％的盐酸溶液，在22℃，搅拌速度为700r/min下，搅拌混合25min，制备得氯化镁溶液；再按重量份数计，选取30份的质量分数为15％的氨水溶液、6份的聚乙二醇和64份的上述制备的氯化镁溶液，在2800r/min下，搅拌混合至无白色沉淀析出后，对其抽滤并收集滤饼，随后将其置于70℃烘箱中干燥9h，得Mg（OH）₂沉淀；最后将上述所得的Mg（OH）₂沉淀放入聚四氟乙烯高压釜，并按Mg（OH）₂沉淀与质量浓度为25％的乙二胺固液质量比1:10将聚四氟乙烯高压釜加满，随后将高压釜置于油温为155℃的恒温油浴中，使其加热重结晶10h，待重结晶完成后，用去离子水洗涤6次，并置于70℃下干燥9h，即可制备得纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂。

将65g双酚A型环氧树脂、10g线性酚醛固化剂、5g二乙基膦酸铝、10g纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂和10g丁酮在室温下搅拌熟化成胶液，将胶液涂覆至玻璃布，烘箱155℃中烘片预固化6min，将预固化片叠成8块，再在平板硫化机下从105℃升温至190℃，150℃前压力为0.5MPa，160℃后压力为2.5MPa，190℃时压力增大至4.5MPa，2h后制得基板，得到基板胶液质量分数为39%。所得基材阻燃效果好，与其他材料相容性好，在基材中分散均匀，提高了其他材料的物理和机械性能。

实例3

首先将轻烧白云石置于碾磨机器中进行碾磨并过筛，制备得100目的轻烧白云石粉末，随后将轻烧白云石粉末与蒸馏水，按质量比1:200混合反应40min，随后使其自然冷却至25℃后，通入流量为40L·h^-1的CO₂进行反应，待其pH为7.3后，对其进行抽滤，并收集滤饼，制备得含镁碳酸钙；然后按体积比1:1:3将无水乙醇、上述制备的含镁碳酸钙和去离子水搅拌混合并置于80℃下热解2h，待热解完成后，对其进行过滤，收集滤渣并按质量比1:5，将滤渣与质量浓度为10％的盐酸溶液，在25℃，搅拌速度为800r/min下，搅拌混合30min，制备得氯化镁溶液；再按重量份数计，选取42份的质量分数为15％的氨水溶液、8份的聚乙二醇和50份的上述制备的氯化镁溶液，在3000r/min下，搅拌混合至无白色沉淀析出后，对其抽滤并收集滤饼，随后将其置于80℃烘箱中干燥10h，得Mg（OH）₂沉淀；最后将上述所得的Mg（OH）₂沉淀放入聚四氟乙烯高压釜，并按Mg（OH）₂沉淀与质量浓度为25％的乙二胺固液质量比1:10将聚四氟乙烯高压釜加满，随后将高压釜置于油温为160℃的恒温油浴中，使其加热重结晶12h，待重结晶完成后，用去离子水洗涤6次，并置于80℃下干燥10h，即可制备得纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂。

将68g双酚A型环氧树脂、13g线性酚醛固化剂，6g二乙基膦酸铝、8g纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂和5g丁酮在室温下搅拌熟化成胶液，将胶液涂覆至玻璃布，烘箱160℃中烘片预固化7min，将预固化片叠成8块，再在平板硫化机下从110℃升温至190℃，150℃前压力为0.5MPa，160℃后压力为2.5MPa，190℃时压力增大至4.5MPa，2h后制得基板，得到基板胶液质量分数为43%。所得基材阻燃效果好，与其他材料相容性好，在基材中分散均匀，提高了其他材料的物理和机械性能。

Claims (1)

1.一种纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将轻烧白云石置于碾磨机器中进行碾磨并过筛，制备得80～100目的轻烧白云石粉末，随后将轻烧白云石粉末与蒸馏水，按质量比1:200混合反应30～40min，随后使其自然冷却至20～25℃后，通入流量为40L·h^-1的CO₂进行反应，待其pH为7.2～7.3后，对其进行抽滤，并收集滤饼，制备得含镁碳酸钙；

（2）按体积比1:1:3将无水乙醇、上述制备的含镁碳酸钙和去离子水搅拌混合并置于70～80℃下热解1～2h，待热解完成后，对其进行过滤，收集滤渣并按质量比1:5，将滤渣与质量浓度为10％的盐酸溶液，在20～25℃，搅拌速度为600～800r/min下，搅拌混合20～30min，制备得氯化镁溶液；

（3）按重量份数计，选取20～45份的质量分数为15％的氨水溶液、5～8份的聚乙二醇和50～72份的上述制备的氯化镁溶液，在2500～3000r/min下，搅拌混合至无白色沉淀析出后，对其抽滤并收集滤饼，随后将其置于60～80℃烘箱中干燥8～10h，得Mg（OH）₂沉淀；

（4）将上述所得的Mg（OH）₂沉淀放入聚四氟乙烯高压釜，并按Mg（OH）₂沉淀与质量浓度为25％的乙二胺固液质量比1:10将聚四氟乙烯高压釜加满，随后将高压釜置于油温为150～160℃的恒温油浴中，使其加热重结晶8～12h，待重结晶完成后，用去离子水洗涤5～6次，并置于60～80℃下干燥8～10h，即可制备得纳米纤维Mg（OH）₂无卤阻燃剂。