CN112250902A - 一种复合膨胀型阻燃剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合膨胀型阻燃剂，包括以下组分(按重量份表示)：氢氧化镁55‑60份；酸源组份30‑35份；炭源组份15‑20份；气源组份15‑20份；膨润土10‑15份；螯合剂5‑8份；去离子水300‑350份；本发明通过科学合理的配比，将氢氧化镁、酸源组份、炭源组份、气源组份、膨润土、螯合剂和去离子水均匀组合在一起，从而制成复合膨胀型阻燃剂，通过酸源组份、炭源组份和气源组份协助氢氧化镁阻燃，不仅提高了该阻燃剂的阻燃效果，而且降低了阻燃剂用量，同时节约了成本，方便了使用。

Description

一种复合膨胀型阻燃剂
技术领域
本发明涉及阻燃剂技术领域，具体为一种复合膨胀型阻燃剂。
背景技术
阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的。
膨胀型阻燃剂(IFR)是一种环保的绿色阻燃剂，不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，其体系自身具有协同作用。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。
膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑作为协效剂，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，故称为膨胀型阻燃剂，它是一类高效低毒的环保型阻燃剂。
但是现有的膨胀型阻燃剂在使用时，为了满足阻燃的需要，需要添加大量的氢氧化镁阻燃剂，不仅增加了成本，而且不方便使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合膨胀型阻燃剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合膨胀型阻燃剂，包括以下组分(按重量份表示)：
氢氧化镁55-60份；
酸源组份30-35份；
炭源组份15-20份；
气源组份15-20份；
膨润土10-15份；
螯合剂5-8份；
去离子水300-350份。
其中，所述酸源组份为磷酸、硼酸和磷酸酯中的一种或两种混合物。
其中，所述炭源组份为淀粉、蔗糖和酚醛树脂中的一种或两种混合物。
其中，所述气源组份为尿素、三聚氰胺和聚酰胺中的一种或两种混合物。
其中，所述螯合剂采用三聚磷酸钠材料制成。
一种复合膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按分量通过电子秤分别称取去离子水和酸源组份，然后依次将称取后的去离子水和酸源组份加入到反应釜内，将反应釜的温度调节至75～80℃，然后使用反应釜搅拌10分子，使酸源组份均匀溶解到去离子水中，得到酸源组份溶液；
S2、按分量通过电子秤称取炭源组份，然后将称取后的炭源组份加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得炭源组份均匀溶解到反应釜内部的酸源组份溶液中，得到炭源组份、酸源组份溶液；
S3、按分量通过电子秤称取气源组份，然后将称取后的气源组份加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得气源组份均匀溶解到反应釜内部的炭源组份、酸源组份溶液中，得到阻燃剂辅助溶液；
S4、按分量通过电子秤秤称取氢氧化镁，然后将称取后的氢氧化镁加入到反应釜内，并将反应釜的温度调节至95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得氢氧化镁均匀溶解到反应釜内部的阻燃剂辅助溶液中，得到阻燃剂原始原液；
S5、按分量通过电子秤分别称取膨润土和螯合剂，然后将称取后的膨润土和螯合剂依次加入到反应釜内，在95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得膨润土和螯合剂均匀混合到反应釜内部的阻燃剂原始原液中，然后冷却、抽滤、干燥，得到该合膨胀型阻燃剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过科学合理的配比，将氢氧化镁、酸源组份、炭源组份、气源组份、膨润土、螯合剂和去离子水均匀组合在一起，从而制成复合膨胀型阻燃剂，通过酸源组份、炭源组份和气源组份协助氢氧化镁阻燃，不仅提高了该阻燃剂的阻燃效果，而且降低了阻燃剂用量，同时节约了成本，方便了使用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，本发明提供一种技术方案：一种复合膨胀型阻燃剂，包括以下组分(按重量份表示)：
氢氧化镁55份；
酸源组份32份；
炭源组份16份；
气源组份16份；
膨润土12份；
螯合剂6份；
去离子水300份。
其中，酸源组份为磷酸和硼酸的混合物，并且磷酸和硼酸的重量比为1:1。
其中，炭源组份为淀粉和蔗糖的混合物，并且淀粉和蔗糖的重量比为1：1。
其中，气源组份为尿素和三聚氰胺的混合物，并且尿素和三聚氰胺的重量比为1:1。
其中，螯合剂采用三聚磷酸钠材料制成，三聚磷酸钠为一类无定形水溶性线状聚磷酸盐，两端以Na2 PO4终止，通过三聚磷酸钠方便了将不同组份的螯合在一起。
一种复合膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按分量通过电子秤分别称取去离子水、磷酸和硼酸，然后依次将称取后的去离子水、磷酸和硼酸加入到反应釜内，将反应釜的温度调节至75～80℃，然后使用反应釜搅拌10分子，使磷酸和硼酸均匀溶解到去离子水中，得到酸源组份溶液；
S2、按分量通过电子秤称取淀粉和蔗糖，然后将称取后的淀粉和蔗糖加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得淀粉和蔗糖均匀溶解到反应釜内部的酸源组份溶液中，得到混合溶液；
S3、按分量通过电子秤称取尿素和三聚氰胺，然后将称取后的尿素和三聚氰胺加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得尿素和三聚氰胺均匀溶解到反应釜内部的混合溶液中，得到阻燃剂辅助溶液；
S4、按分量通过电子秤秤称取氢氧化镁，然后将称取后的氢氧化镁加入到反应釜内，并将反应釜的温度调节至95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得氢氧化镁均匀溶解到反应釜内部的阻燃剂辅助溶液中，得到阻燃剂原始原液；
S5、按分量通过电子秤分别称取膨润土和三聚磷酸钠，然后将称取后的膨润土和三聚磷酸钠依次加入到反应釜内，在95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得膨润土和三聚磷酸钠均匀混合到反应釜内部的阻燃剂原始原液中，然后冷却、抽滤、干燥，得到该合膨胀型阻燃剂。
实施例2，本发明提供一种技术方案：一种复合膨胀型阻燃剂，包括以下组分(按重量份表示)：
氢氧化镁58份；
酸源组份34份；
炭源组份17份；
气源组份17份；
膨润土13份；
螯合剂7份；
去离子水320份。
其中，酸源组份为硼酸和磷酸酯的混合物，并且硼酸和磷酸酯的重量比为1:1。
其中，炭源组份为蔗糖和酚醛树脂的混合物，并且蔗糖和酚醛树脂的重量比为1:1。
其中，气源组份为三聚氰胺和聚酰胺的混合物，并且三聚氰胺和聚酰胺的重量比为1:1。
其中，螯合剂采用三聚磷酸钠材料制成。
一种复合膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按分量通过电子秤分别称取去离子水、硼酸和磷酸酯，然后依次将称取后的去离子水、硼酸和磷酸酯加入到反应釜内，将反应釜的温度调节至75～80℃，然后使用反应釜搅拌10分子，使硼酸和磷酸酯均匀溶解到去离子水中，得到酸源组份溶液；
S2、按分量通过电子秤称取蔗糖和酚醛树脂，然后将称取后的蔗糖和酚醛树脂加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得蔗糖和酚醛树脂均匀溶解到反应釜内部的酸源组份溶液中，得到混合溶液；
S3、按分量通过电子秤称取三聚氰胺和聚酰胺，然后将称取后的三聚氰胺和聚酰胺加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得三聚氰胺和聚酰胺均匀溶解到反应釜内部的混合溶液中，得到阻燃剂辅助溶液；
S4、按分量通过电子秤秤称取氢氧化镁，然后将称取后的氢氧化镁加入到反应釜内，并将反应釜的温度调节至95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得氢氧化镁均匀溶解到反应釜内部的阻燃剂辅助溶液中，得到阻燃剂原始原液；
S5、按分量通过电子秤分别称取膨润土和三聚磷酸钠，然后将称取后的膨润土和三聚磷酸钠依次加入到反应釜内，在95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得膨润土和三聚磷酸钠均匀混合到反应釜内部的阻燃剂原始原液中，然后冷却、抽滤、干燥，得到该合膨胀型阻燃剂。
实施例3，本发明提供一种技术方案：一种复合膨胀型阻燃剂，包括以下组分(按重量份表示)：
氢氧化镁60份；
酸源组份35份；
炭源组份20份；
气源组份20份；
膨润土15份；
螯合剂8份；
去离子水340份。
其中，酸源组份为磷酸。
其中，炭源组份为淀粉。
其中，所述气源组份为尿素。
其中，螯合剂采用三聚磷酸钠材料制成。
一种复合膨胀型阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按分量通过电子秤分别称取去离子水和磷酸组份，然后依次将称取后的去离子水和磷酸组份加入到反应釜内，将反应釜的温度调节至75～80℃，然后使用反应釜搅拌10分子，使磷酸均匀溶解到去离子水中，得到酸源组份溶液；
S2、按分量通过电子秤称取淀粉，然后将称取后的淀粉加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得淀粉均匀溶解到反应釜内部的酸源组份溶液中，得到混合溶液；
S3、按分量通过电子秤称取尿素，然后将称取后的尿素加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得尿素均匀溶解到反应釜内部的混合溶液中，得到阻燃剂辅助溶液；
S4、按分量通过电子秤秤称取氢氧化镁，然后将称取后的氢氧化镁加入到反应釜内，并将反应釜的温度调节至95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得氢氧化镁均匀溶解到反应釜内部的阻燃剂辅助溶液中，得到阻燃剂原始原液；
S5、按分量通过电子秤分别称取膨润土和三聚磷酸钠，然后将称取后的膨润土和三聚磷酸钠依次加入到反应釜内，在95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得膨润土和三聚磷酸钠均匀混合到反应釜内部的阻燃剂原始原液中，然后冷却、抽滤、干燥，得到该合膨胀型阻燃剂。
其中，将本发明实施例1-3制备出的该复合膨胀型阻燃剂、对比例1和对比例2采用氢氧化镁阻燃剂分别加入到聚乙烯塑料颗粒中进行燃烧性试验，并测定其氧指数和防火等级UL-94，得到的结果如下表所示：
实施例 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
阻燃剂含量(g) 30 30 30 30 70
聚乙烯塑料颗粒含量(g) 100 100 100 100 100
氧指数 27.8 28.3 28.6 27.9 28.7
UL-94 V-0 V-0 V-0 V-2 V-0
由上表可知，通过实施例1-3和对比例1进行对比，在同样重量阻燃剂的情况下，单纯的氢氧化镁阻燃剂起到的阻燃效果不明显，因此采用本发明制成的复合膨胀型阻燃剂具有较好的阻燃效果；通过实施例1-3和对比例2进行对比，在氢氧化镁阻燃剂重量远大于本发明制成的复合膨胀型阻燃剂，对比例2的氢氧化镁阻燃剂作用和本发明制成的复合膨胀型阻燃剂阻燃效果相同，但是需要添加大量的氢氧化镁阻燃剂，因此采用本发明制成的复合膨胀型阻燃剂能够降低了阻燃剂用量，节约了成本。
综上所述，通过科学合理的配比，将氢氧化镁、酸源组份、炭源组份、气源组份、膨润土、螯合剂和去离子水均匀组合在一起，从而制成复合膨胀型阻燃剂，通过酸源组份、炭源组份和气源组份协助氢氧化镁阻燃，不仅提高了该阻燃剂的阻燃效果，而且降低了阻燃剂用量，同时节约了成本，方便了使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种复合膨胀型阻燃剂，其特征在于，包括以下组分(按重量份表示)：
氢氧化镁55-60份；
酸源组份30-35份；
炭源组份15-20份；
气源组份15-20份；
膨润土10-15份；
螯合剂5-8份；
去离子水300-350份。
2.根据权利要求1所述的一种复合膨胀型阻燃剂，其特征在于：所述酸源组份为磷酸、硼酸和磷酸酯中的一种或两种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种复合膨胀型阻燃剂，其特征在于：所述炭源组份为淀粉、蔗糖和酚醛树脂中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种复合膨胀型阻燃剂，其特征在于：所述气源组份为尿素、三聚氰胺和聚酰胺中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种复合膨胀型阻燃剂，其特征在于：所述螯合剂采用三聚磷酸钠材料制成。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种复合膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按分量通过电子秤分别称取去离子水和酸源组份，然后依次将称取后的去离子水和酸源组份加入到反应釜内，将反应釜的温度调节至75～80℃，然后使用反应釜搅拌10分子，使酸源组份均匀溶解到去离子水中，得到酸源组份溶液；
S2、按分量通过电子秤称取炭源组份，然后将称取后的炭源组份加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得炭源组份均匀溶解到反应釜内部的酸源组份溶液中，得到炭源组份、酸源组份溶液；
S3、按分量通过电子秤称取气源组份，然后将称取后的气源组份加入到反应釜内，在75℃～80℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得气源组份均匀溶解到反应釜内部的炭源组份、酸源组份溶液中，得到阻燃剂辅助溶液；
S4、按分量通过电子秤秤称取氢氧化镁，然后将称取后的氢氧化镁加入到反应釜内，并将反应釜的温度调节至95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得氢氧化镁均匀溶解到反应釜内部的阻燃剂辅助溶液中，得到阻燃剂原始原液；
S5、按分量通过电子秤分别称取膨润土和螯合剂，然后将称取后的膨润土和螯合剂依次加入到反应釜内，在95℃～100℃，通过反应釜搅拌10分钟，使得膨润土和螯合剂均匀混合到反应釜内部的阻燃剂原始原液中，然后冷却、抽滤、干燥，得到该合膨胀型阻燃剂。
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