CN111040248A - 一种三聚氰胺氰尿酸盐（mca）阻燃剂的制备方法及其在pa6中的应用 - Google Patents

一种三聚氰胺氰尿酸盐（mca）阻燃剂的制备方法及其在pa6中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法及其在PA6中的应用，属于阻燃剂生产技术领域，所述三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：将去离子水加入到容器中，然后加入三聚氰胺搅拌均匀，然后加入氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑混和搅拌均匀，将物料温度升至95℃，并保持此温度反应进行2h后结束，得到三聚氰胺氰尿酸盐的粘稠膏状物；降温至常温常压，然后将上述膏状物进行抽滤、烘干及粉碎处理，即得到三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。通过在三聚氰胺和氰尿酸合成过程中加入十二烷基苯磺酸钠、三氧化二锑作为改性剂提高了MCA与PA6的相容性，降低了反应体系粘度，并且能够很好的提升阻燃剂的阻燃效率及其热稳定性。

Description

一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法及其在PA6中 的应用
技术领域
本发明涉及阻燃剂生产技术领域，具体涉及一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法及其在PA6中的应用。
背景技术
三聚氰胺氰尿酸盐是由三聚氰胺和氰尿酸合成的一种盐，属于氮系列阻燃剂，具有粉末和颗粒两种形式，当用该产品阻燃的材料燃烧时，形成的碳泡沫层对聚合物起保护作用，绝热隔氧，添加该产品，聚合物的烟密度和毒性气体可以大幅度减少，同时不产生刺激性卤化氢气体，可用于多种聚合物尤其是尼龙类高分子材料的阻燃，是一种新型高效的聚酰胺用添加型阻燃剂，具有低毒、低烟等优点，迎合了当今阻燃剂向高效低毒方向发展的潮流。MCA改变了PA6热氧降解的历程，即两者相互作用使表面形成碳化膨胀，由此提出了MCA阻燃PA6的阻燃作用是凝聚相催化碳化膨胀和气相稀释阻燃的作用机理。但是MCA单独使用没有与磷系阻燃剂和卤系阻燃剂辅配效果好，应用更广泛，此外，制备MCA到反应后期反应物的粘度迅速增大，反应难以继续进行从而导致反应时间长，且MCA与PA6的相容性及其热稳定性仍有待提高。
发明内容
本发明提供一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法及其在PA6中的应用，通过在三聚氰胺和氰尿酸合成过程中加入十二烷基苯磺酸钠、三氧化二锑作为改性剂提高了MCA与PA6的相容性，降低了反应体系粘度，并且能够很好的提升阻燃剂的阻燃效率及其热稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水加入到容器中，然后加入三聚氰胺搅拌均匀，然后加入氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑混和搅拌均匀，将物料温度升至95℃，并保持此温度反应进行2h后结束，得到三聚氰胺氰尿酸盐的粘稠膏状物；
(2)降温至常温常压，然后将上述膏状物进行抽滤、烘干及粉碎处理，即得到三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
优选的，所述三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比为1:1。
优选的，所述十二烷基苯磺酸钠占三聚氰胺质量的1-3％，所述三氧化二锑占三聚氰胺质量的0.5-1％。
优选的，所述去离子水的加入量为三聚氰胺、氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑总质量的5-12倍。
本发明还包括上述一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法得到的MCA在PA6中的应用，所述MCA的添加量占PA6树脂的2-10wt％。
本发明的有益效果表现在：
本发明通过在三聚氰胺和氰尿酸合成过程中加入十二烷基苯磺酸钠、三氧化二锑作为改性剂以得到改性的三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂，十二烷基苯磺酸钠可与三聚氰胺、氰尿酸之间形成氢键,降低反应体系粘度，且提高了三聚氰胺氰尿酸盐的分子量，相对较大的分子量和高分子材料的相容性会提高，因此提高了MCA与PA6的相容性，十二烷基苯磺酸钠本身作为一种表面活性剂的存在就可以降低反应体系粘度，此外十二烷基苯磺酸钠的苯环可以提升阻燃剂在阻燃过程中的成炭率，并且能够很好的提升阻燃剂的阻燃效率，三氧化二锑可以提高MCA阻燃剂的热稳定性。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水加入到容器中，然后加入三聚氰胺搅拌均匀，然后加入氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑混和搅拌均匀，将物料温度升至95℃，并保持此温度反应进行2h后结束，得到三聚氰胺氰尿酸盐的粘稠膏状物；
(2)降温至常温常压，然后将上述膏状物进行抽滤、烘干及粉碎处理，即得到三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
所述三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比为1:1。所述十二烷基苯磺酸钠占三聚氰胺质量的3％，所述三氧化二锑占三聚氰胺质量的0.5％。所述去离子水的加入量为三聚氰胺、氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑总质量的7倍。
实施例2
一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水加入到容器中，然后加入三聚氰胺搅拌均匀，然后加入氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑混和搅拌均匀，将物料温度升至95℃，并保持此温度反应进行2h后结束，得到三聚氰胺氰尿酸盐的粘稠膏状物；
(2)降温至常温常压，然后将上述膏状物进行抽滤、烘干及粉碎处理，即得到三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
所述三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比为1:1。所述十二烷基苯磺酸钠占三聚氰胺质量的3％，所述三氧化二锑占三聚氰胺质量的0.6％。所述去离子水的加入量为三聚氰胺、氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑总质量的12倍。
实施例3
一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水加入到容器中，然后加入三聚氰胺搅拌均匀，然后加入氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑混和搅拌均匀，将物料温度升至95℃，并保持此温度反应进行2h后结束，得到三聚氰胺氰尿酸盐的粘稠膏状物；
(2)降温至常温常压，然后将上述膏状物进行抽滤、烘干及粉碎处理，即得到三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
所述三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比为1:1。所述十二烷基苯磺酸钠占三聚氰胺质量的2％，所述三氧化二锑占三聚氰胺质量的0.8％。所述去离子水的加入量为三聚氰胺、氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑总质量的10倍。
实施例4
一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水加入到容器中，然后加入三聚氰胺搅拌均匀，然后加入氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑混和搅拌均匀，将物料温度升至95℃，并保持此温度反应进行2h后结束，得到三聚氰胺氰尿酸盐的粘稠膏状物；
(2)降温至常温常压，然后将上述膏状物进行抽滤、烘干及粉碎处理，即得到三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
所述三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比为1:1。所述十二烷基苯磺酸钠占三聚氰胺质量的1％，所述三氧化二锑占三聚氰胺质量的1％。所述去离子水的加入量为三聚氰胺、氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑总质量的5倍。
性能测试：
一、将上述工艺制备得到的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂进行性能测试，其分解温度如表1所示：
表1
序号 阻燃剂分解温度/℃
实施例1 318
实施例2 322
实施例3 324
实施例4 325
二、将上述实施例1制备得到的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂应用于PA6中，具体方法为：向PA6树脂中分别加入不同含量的MCA，将原料混合均匀后在170℃下通过双螺杆挤出造粒，得到阻燃PA6，并将该材料在200℃下进行注射模塑成形，最后在注塑机中注塑成标准样条，标准样条尺寸为(3.2mm、1.6mm、0.8mm)。基于UL94阻燃标准方法进行阻燃性能的测试，评价其阻燃等级，具体数据及测试结果如表2所示。
表2
添加量％ 0 2 4 6 8 10
阻燃性能 无级别 UL94-V0 UL94-V0 UL94-V0 UL94-V0 UL94-V0
LOI％ 16 32.5 33 33.2 34.2 34.5
通过上述测试可知，本发明生产的MCA阻燃剂热分解温度高，热稳定性好，应用于阻燃PA6中，便可使阻燃PA6通过UL94-V0测试，表明本发明生产的MCA具有高效的阻燃效果。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将去离子水加入到容器中，然后加入三聚氰胺搅拌均匀，然后加入氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑混和搅拌均匀，将物料温度升至95℃，并保持此温度反应进行2h后结束，得到三聚氰胺氰尿酸盐的粘稠膏状物；
(2)降温至常温常压，然后将上述膏状物进行抽滤、烘干及粉碎处理，即得到三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述十二烷基苯磺酸钠占三聚氰胺质量的1-3％，所述三氧化二锑占三聚氰胺质量的0.5-1％。
4.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述去离子水的加入量为三聚氰胺、氰尿酸、十二烷基苯磺酸钠与三氧化二锑总质量的5-12倍。
5.采用权利要求1-4任意一项所述的一种三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂的制备方法得到的MCA在PA6中的应用，其特征在于，所述MCA的添加量占PA6树脂的2-10wt％。
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