CN107254064A - 一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法 - Google Patents

一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107254064A
CN107254064A CN201710435741.6A CN201710435741A CN107254064A CN 107254064 A CN107254064 A CN 107254064A CN 201710435741 A CN201710435741 A CN 201710435741A CN 107254064 A CN107254064 A CN 107254064A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium
acid
retardant
flame
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710435741.6A
Other languages
English (en)
Inventor
庞洪昌
宁桂玲
邹楠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201710435741.6A priority Critical patent/CN107254064A/zh
Publication of CN107254064A publication Critical patent/CN107254064A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)

Abstract

本发明属于无机功能材料技术领域，提供了一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法。本发明以商业氢氧化铝等铝系阻燃剂为原料，通过研磨、含磷的酸原位反应、晶体生长控制、过滤、干燥等操作合成了以铝系阻燃剂为核，花状含磷、铝化合物为壳的“核壳”多级结构复合阻燃剂。其设计的特殊结构能显著提升复合阻燃剂粒子的比表面积以及改善铝系阻燃剂与塑料的相容性，进而改善复合材料力学性能；同时稳定的花状多级结构外层能有效避免其在基体燃烧时游离迁移和聚集，使材料燃烧时不产生低落现象，提升复合材料的阻燃性能。该工艺流程简单、操作方便、成本较低、工艺条件易控制，易于工业化推广，为氢氧化铝等铝系阻燃剂产品升级提供了一条新途径。

Description

一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法
技术领域
本发明属于无机功能材料技术领域，涉及到一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法。
技术背景
铝系阻燃剂具有消烟、阻燃、填充等三大功能，是具有无毒、惰性、不会产生第二次的污染等优良性能的材料，包括氢氧化铝，拟薄水铝石，勃姆石。它不仅有高白度值，而且具有高优良的色度指标，对着色遮盖的影响小，产品的色调美观；氢氧化铝的来源丰富，价格也较低，在国内外市场中其消耗量占无机阻燃剂总量的80％以上。在实际应用中为了降低阻燃填充量，提高氢氧化铝阻燃剂的阻燃效率，常将其与协效剂(B、Sb、Fe、Si等的氧化物)共同使用产生协同阻燃效应，如铝系与硼化物，铝系与蒙脱土，铝系与磷系等。
与其他材料相比，铝系阻燃剂的阻燃效率相较而言较低，为了达到UL94-V0阻燃级别，其填充量通常要高达60％以上，高的填充量会导致复合材料的力学性能和加工性能显著恶化，从而难以满足使用要求。同时由于无机阻燃剂与聚合物具有较差的相容性，作为填料使用时较容易与基体发生相分离而产生“返霜”现象，降低了高分子复合材料的品质。
因此，为了解决铝系阻燃剂阻燃效率不高的难题，达到降低阻燃填料填充量的目的，同时提高阻燃填充剂与高聚物基体的相容性，本发明提供了一种成本低、操作简单合成以铝系阻燃剂为核、花状含磷、铝化合物为壳的“核壳”多级结构复合阻燃剂的方法，所得阻燃剂颗粒具有阻燃剂与协效剂之间相互作用强、材料力学性能和阻燃性均较高等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法。
本发明的技术方案：
以商业铝系阻燃剂为原料，随后向研磨罐中加入一定比例的溶剂分散制备成浆液，将浆液在200-400r/min转速下研磨2-5h,将浆液转移至反应器中，加入一定量的溶剂稀释浆液，在40～80℃下进行搅拌，使氢氧化铝颗粒分散均匀，再按一定比例向反应器中滴加含磷的酸溶液，同时加大搅拌速度，使物料混合均匀并完全反应，再经过过滤和干燥过程，得到核壳多级结构协效型磷铝复合阻燃剂产品。其技术特征在于铝系阻燃剂核的种类、颗粒粒度、溶剂组成、浆料固液比、磷系阻燃剂壳的磷源选择、浓度和配方如下：
一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法，步骤如下：
步骤1：以铝系阻燃剂为原料，加入溶剂分散制备成浆液，将浆液在200-400r/min转速下研磨2-6h；
其中，所述的铝系阻燃剂和溶剂的固液质量比为1：1～20；
步骤2：将研磨后的浆料，搅拌速度为100r/min～500r/min，温度为40～80℃，搅拌10～60min；
步骤3：持续保持100r/min～600r/min搅拌速度，滴加含磷酸，反应温度为40～80℃，保持连续反应3～10h；
其中，所述的铝系阻燃剂与含磷酸间的物质的量之比为10:1～10；
步骤4：过滤并用乙醇洗涤滤饼多次，干燥后即得到核壳多级结构磷铝复合阻燃剂。
所述的铝系阻燃剂为氢氧化铝、拟薄水铝石的一种或两种以上混合，粒度为800～10000目。
所述的溶剂为水、C1～C4醇中的一种或两种以上混合。
所述的含磷酸为磷酸、多聚磷酸、偏磷酸、次磷酸、亚磷酸或焦磷酸。
本发明的有益效果：铝系阻燃剂表面生成花状含磷、铝的化合物包覆层，从而显著提升复合阻燃剂粒子的比表面积以及改善铝系阻燃剂与塑料的相容性(提升其与聚合物基体的相互作用)，进而改善复合材料力学性能；同时稳定的花状多级结构外层能有效避免其在基体燃烧时游离迁移和聚集，使材料燃烧时不产生低落现象，提升复合材料的阻燃性能。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1
取5000目氢氧化铝粉末78g置于球磨罐中，加入300ml乙醇制成浆料，在200r/min的转速下，球磨4h，将浆料转移到反应器中，再加入200ml乙醇，70℃下搅拌10min，再取23.059g磷酸，滴加到反应器中，过程中加快搅拌速度，持续反应4h冷却至室温，反应完成后将产品过滤洗涤，干燥后即可得到蓬松的复合阻燃剂产品。将产品应用于EVA塑料中，填充量55wt％满足阻燃UL94-V0级别。其性能优于同等填充量氢氧化铝阻燃剂。
表1磷铝复合阻燃剂的UL94垂直燃烧测试
实施例2
取10000目勃姆石170g置于球磨罐中，加入300ml甲醇制成浆料，在300r/min的转速下，球磨3h，将浆料转移到反应器中，再加入100ml甲醇，60℃下搅拌10min，再取101.379g聚磷酸，用100ml甲醇溶解滴加到反应器中，过程中加快搅拌速度，持续反应6h冷却至室温，反应完成后将产品过滤洗涤，干燥后即可得到蓬松的复合阻燃剂产品。将产品应用于EVA塑料中，填充量55wt％满足阻燃UL94-V0级别。其性能优于同等填充量勃姆石阻燃剂。
实施例3
取2500目拟薄水铝石103g置于球磨罐中，加入300ml甲醇制成浆料，在300r/min的转速下，球磨6h，将浆料转移到反应器中，再加入200ml甲醇，50℃下搅拌10min，再取69.2g磷酸，滴加到反应器中，过程中加快搅拌速度，持续反应8h冷却至室温，反应完成后将产品过滤洗涤，干燥后即可得到蓬松的复合阻燃剂产品。将产品应用于EVA塑料中，填充量55wt％满足阻燃UL94-V0级别。其性能优于同等填充量氢氧化铝阻燃剂。

Claims (5)

1.一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：以铝系阻燃剂为原料，加入溶剂分散制备成浆液，将浆液在200-400r/min转速下研磨2-6h；
其中，所述的铝系阻燃剂和溶剂的固液质量比为1：1～20；
步骤2：将研磨后的浆料，搅拌速度为100r/min～500r/min，温度为40～80℃，搅拌10～60min；
步骤3：持续保持100r/min～600r/min搅拌速度，滴加含磷酸，反应温度为40～80℃，保持连续反应3～10h；
其中，所述的铝系阻燃剂与含磷酸间的物质的量之比为10:1～10；
步骤4：过滤并用乙醇洗涤滤饼多次，干燥后即得到核壳多级结构磷铝复合阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的铝系阻燃剂为氢氧化铝、拟薄水铝石的一种或两种以上混合，粒度为800～10000目。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为水、C1～C4醇中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的含磷酸为磷酸、多聚磷酸、偏磷酸、次磷酸、亚磷酸或焦磷酸。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的含磷酸为磷酸、多聚磷酸、偏磷酸、次磷酸、亚磷酸或焦磷酸。
CN201710435741.6A 2017-06-12 2017-06-12 一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法 Pending CN107254064A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710435741.6A CN107254064A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710435741.6A CN107254064A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107254064A true CN107254064A (zh) 2017-10-17

Family

ID=60022954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710435741.6A Pending CN107254064A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107254064A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109054454A (zh) * 2018-08-15 2018-12-21 什邡市太丰新型阻燃剂有限责任公司 一种无机包覆次磷酸铝及其制备方法
CN110841570A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 科迈特新材料有限公司 一种核壳型纳米微球阻燃剂及其制备方法
CN116102784A (zh) * 2023-02-06 2023-05-12 大连理工大学 一种包覆型氢氧化铝基阻燃剂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1786084A (zh) * 2005-11-23 2006-06-14 大连理工大学 一种制备氢氧化物氯化石蜡协同阻燃剂的表面改性方法
CN101045828A (zh) * 2006-07-03 2007-10-03 张义纲 磷酸盐包膜粉体及其制备方法
CN104593014A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 青岛旺裕橡胶制品有限公司 铝基复合阻燃剂的制备方法
CN104861201A (zh) * 2015-05-14 2015-08-26 大连理工大学 一种核壳增效型镁锌复合阻燃剂的制备方法
CN105367825A (zh) * 2015-09-22 2016-03-02 清华大学深圳研究生院 膨胀阻燃剂用层状磷酸铝阻燃协效剂、制备方法及组合物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1786084A (zh) * 2005-11-23 2006-06-14 大连理工大学 一种制备氢氧化物氯化石蜡协同阻燃剂的表面改性方法
CN101045828A (zh) * 2006-07-03 2007-10-03 张义纲 磷酸盐包膜粉体及其制备方法
CN104593014A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 青岛旺裕橡胶制品有限公司 铝基复合阻燃剂的制备方法
CN104861201A (zh) * 2015-05-14 2015-08-26 大连理工大学 一种核壳增效型镁锌复合阻燃剂的制备方法
CN105367825A (zh) * 2015-09-22 2016-03-02 清华大学深圳研究生院 膨胀阻燃剂用层状磷酸铝阻燃协效剂、制备方法及组合物

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周向阳 等: ""磷酸改性处理后氢氧化铝的热稳定性"", 《中国有色金属学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109054454A (zh) * 2018-08-15 2018-12-21 什邡市太丰新型阻燃剂有限责任公司 一种无机包覆次磷酸铝及其制备方法
CN110841570A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 科迈特新材料有限公司 一种核壳型纳米微球阻燃剂及其制备方法
CN116102784A (zh) * 2023-02-06 2023-05-12 大连理工大学 一种包覆型氢氧化铝基阻燃剂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107254064A (zh) 一种核壳多级结构磷铝复合阻燃剂的制备方法
CN101492548B (zh) 一种pvc用复合热稳定剂及其制备和应用
CN104592789A (zh) 一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法
CN103275387A (zh) 纳米三氧化二锑母粒及其制备方法和在无卤协同阻燃塑料的应用
CN105037804A (zh) 一种核壳协效型硅镁复合阻燃剂的制备方法
CN111573726A (zh) 一种粉末涂料专用金红石型钛白粉及其制备方法
CN1887709A (zh) 一种硅钢级氧化镁的制备方法
CN103803516A (zh) 一种醇水法制备微米级次磷酸铝的方法
CN111116987B (zh) 一种细粒度次磷酸铝复合阻燃剂合成的方法
CN109608691A (zh) 一种蛇纹石-氢氧化镁-硼酸镁复合阻燃剂的制备方法
CN105348583A (zh) 一种球类内胆柔韧抗磨料
CN104861201A (zh) 一种核壳增效型镁锌复合阻燃剂的制备方法
CN104974377A (zh) 一种含有环状羧酸金属盐的成核剂组合物
CN102676007A (zh) 纳米中空散热碳材涂料及其制作方法
CN108395643B (zh) 用于pvc热稳定剂的改性水铝钙石及其清洁制备方法
CN102502680B (zh) 一种利用丙三醇制备亚微米级硼酸锌的方法
CN101967275A (zh) 纳米碳酸镁改性防火工程塑料及其制备方法
CN1931724A (zh) 高纯氧化钇铕的制备方法
CN105348580A (zh) 一种球类中胎组合物的制备方法
CN110357134A (zh) 一种氢氧化铝合成过程粒径控制方法
CN103772748A (zh) 一种硅氧化合物微胶囊化稀土金属次磷酸盐及其制备方法
CN104530481B (zh) 镁‑轻稀土类水滑石复合热稳定剂及其制备方法
CN104371606B (zh) 一种含有竹炭粉的粘结剂
CN102115618A (zh) 一种消光钡及其制备方法
CN100560498C (zh) 人造大理石用氢氧化铝的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171017

RJ01 Rejection of invention patent application after publication