CN114058083B - 一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能粉体技术领域，特别涉及一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用。本发明提供了一种锆基氢氧化镁，包括活化氢氧化镁内核和包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁；所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐。实施例测试结果表明，本发明提供的锆基氢氧化镁的极限氧指数为28.7～29.3％，最大烟密度为85.24～87.01kg/m3，垂直燃烧等级为V‑0，阻燃抑烟效果好；粒径小且吸油值低；参与制备的聚氯乙烯基材料的抗拉强度为11.10～12.03MPa，力学性能好。

Description

一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于功能粉体技术领域，特别涉及一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用。
背景技术
阻燃剂是一类能够提高易燃物或可燃物的难燃性、自熄性或消烟性的一种助剂，可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂，其中，无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不析出、不产生腐蚀性有毒性气体等优点，尤其是氢氧化镁，具备低毒、环保、清洁等优势，能够在燃烧过程中释放出大量的气态水，不仅可以稀释可燃物和可燃性气体，还能因为挥发吸收大量的热降低燃烧表面的温度，使得燃烧难以持续；能够在固相产生MgO这一隔热层附着在炭层表面，起到较好的隔热、隔氧、隔质效果。
中国专利申请CN112341668A提供了一种蒙脱土-氢氧化镁复合微胶囊阻燃剂的制备方法，通过将钠基蒙脱土、纳米氢氧化镁混合后加入季铵盐反应，再把加入活性单体溶液，制得一种以氢氧化镁和蒙脱土为芯材的微胶囊化复合阻燃剂，虽然其能够在一定程度上改善氢氧化镁在基体中分散性较差、填充量较高等缺陷，但是蒙脱土是一种非常弱的固体酸，其主要依赖于物理阻隔效应，化学催化效应十分有限，而且其中主要组分为二氧化硅(>48wt％)，阻燃效率较低。目前氢氧化镁改性技术方案不能赋予氢氧化镁强固体酸催化的特性，且不能进一步提升氢氧化镁在阻燃过程中的阻燃效果。
锆基硅酸盐是一种优良的陶瓷材料，但是其存在一些缺陷导致其难以直接作为功能粒子用于聚合物性能的提升：锆基硅酸盐密度较大，甚至达到了4.56g/cm3，在部分聚合物加工过程中非常容易沉底，最终导致其在聚合物基体中分散不均，最终性能失效；又如，锆基硅酸盐容易团聚，导致其在聚合物基体中无法有效分散，造成混合产物性能缺陷；再如，锆基硅酸盐硬度较大，容易在加工过程中破坏其它功能粒子，复合性能不能保证。目前基于氢氧化镁的锆基硅酸盐改性产品均无法在保证氢氧化镁结构不被破坏的情况下，提高氢氧化镁阻燃性能和强固体酸催化性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锆基氢氧化镁，本发明提供的锆基氢氧化镁具有优异的阻燃性能和强固体酸催化性能，催化成炭效应好。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种锆基氢氧化镁，包括活化氢氧化镁内核和包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁；所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐。
优选的，所述含氮改性锆基硅酸盐包括丁胺锆基硅酸盐、丙胺锆基硅酸盐、甲胺锆基硅酸盐、乙胺锆基硅酸盐、戊胺锆基硅酸盐、己胺锆基硅酸盐、氨基癸烷锆基硅酸盐、月桂胺锆基硅酸盐、氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐、醇胺锆基硅酸盐、烷基胺碱类锆基硅酸盐和芳香胺类锆基硅酸盐中的一种或多种。
优选的，所述氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、3-(4-脲氨基)丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、γ-氨丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷锆基硅酸盐和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷锆基硅酸盐中的一种或多种；
所述醇胺锆基硅酸盐包括二乙醇胺锆基硅酸盐、二甘醇胺锆基硅酸盐和一乙醇胺锆基硅酸盐中的一种或多种；
所述芳香胺类锆基硅酸盐包括三聚氰胺锆基硅酸盐。
优选的，所述非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁中的非极性硅烷偶联剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
优选的，所述活化氢氧化镁内核和改性锆基硅酸盐外壳的摩尔比为1：(0.1～10)。
优选的，所述锆基氢氧化镁的粒径为800～2000nm。
本发明还提供了上述技术方案所述锆基氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
将活化氢氧化镁和改性锆基硅酸盐分散液混合，进行包覆改性反应，得到所述锆基氢氧化镁。
优选的，所述改性锆基硅酸盐分散液中改性锆基硅酸盐的浓度为1～30mol/L；
所述改性锆基硅酸盐分散液中的分散溶剂包括去离子水、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
优选的，所述包覆改性反应的温度为25～85℃，时间为0.5～10h；所述包覆改性反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速率为150～900rpm。
本发明还提供了上述技术方案所述锆基氢氧化镁或上述技术方案所述制备方法得到的锆基氢氧化镁作为阻燃剂的应用。
本发明提供了一种锆基氢氧化镁，包括活化氢氧化镁内核和包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁；所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐。在本发明中，活化氢氧化镁内核中的活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁，降低了锆基氢氧化镁的吸油性，提高锆基氢氧化镁与聚合物的相容性，提高了锆基氢氧化镁的抗迁移性，进而提高阻燃持久性；含氮改性锆基硅酸盐具有一定空间的内部腔道，呈现出多孔和典型的近二维片层结构，存在大量的固体酸位点，在高温时对多种聚合物材料具备较好的催化成炭效果，而且离子交换容量大，具备催化效应的离子注入片层容易，复合改性效果好；且易剥离且易被其它极性分子插层改性，与活化氧化镁内核复合良好，提高了锆基氢氧化镁的结构稳定性和性能稳定性。
在实际应用中，本发明融合了含氮改性锆基硅酸盐的催化成炭特性和活化氢氧化镁的抑烟特性，协同配合促进聚合物燃烧过程中聚合物分子链碎片成炭，形成有效的炭保护层，提升阻燃特性。
实施例测试结果表明，本发明提供的锆基氢氧化镁的中值粒径D50为1.211～1.534μm，中值粒径小；比表面积为17.347～20.333m2/g，比表面积高；吸油值为28～32mL/100g，吸油值小；极限氧指数为28.7～29.3％，最大烟密度为85.24～87.01kg/m3，垂直燃烧等级为V-0，阻燃抑烟效果好；参与制备的聚氯乙烯基材料的抗拉强度为11.10～12.03MPa，力学性能好。
附图说明
图1为实施例1所得锆基氢氧化镁的SEM图；
图2为实施例1所得锆基氢氧化镁在空气氛围中的热重曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种锆基氢氧化镁，包括活化氢氧化镁内核和包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁；所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐。
在本发明中，若无特殊说明，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明提供的锆基氢氧化镁包括活化氢氧化镁内核；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁。
在本发明中，所述非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁中的非极性硅烷偶联剂优选包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
本发明提供的锆基氢氧化镁包括包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐。
在本发明中，所述含氮改性锆基硅酸盐优选包括丁胺锆基硅酸盐、丙胺锆基硅酸盐、甲胺锆基硅酸盐、乙胺锆基硅酸盐、戊胺锆基硅酸盐、己胺锆基硅酸盐、氨基癸烷锆基硅酸盐、月桂胺锆基硅酸盐、氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐、醇胺锆基硅酸盐、烷基胺碱类锆基硅酸盐和芳香胺类锆基硅酸盐中的一种或多种。
在本发明中，所述氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐优选包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、3-(4-脲氨基)丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、γ-氨丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷锆基硅酸盐和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷锆基硅酸盐中的一种或多种。
在本发明中，所述醇胺锆基硅酸盐优选包括二乙醇胺锆基硅酸盐、二甘醇胺锆基硅酸盐和一乙醇胺锆基硅酸盐中的一种或多种。
在本发明中，所述芳香胺类锆基硅酸盐优选包括三聚氰胺锆基硅酸盐。
在本发明中，所述三聚氰胺锆基硅酸盐在燃烧过程中容易释放出不燃的氮氧化物和气态水，可起到稀释可燃物碎片的作用；聚合物燃烧过程中锆基硅酸盐还能促进炭层的产生，利于成炭，且其呈现典型的片层框架结构，在物理阻隔方面起到一定的作用；三聚氰胺锆基硅酸盐的产物磷酸氧化物对于炭层存在一定的增强作用，使得炭层进一步增固加强，提高阻燃效果。
在本发明中，所述活化氢氧化镁内核和改性锆基硅酸盐外壳的摩尔比优选为1：(0.1～10)，更优选为1：(0.3～7)，再优选为1：(0.4～5)。
在本发明中，所述锆基氢氧化镁的粒径优选为800～2000nm，更优选为850～1800nm，再优选为900～1200nm。
本发明还提供了上述技术方案所述锆基氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
将活化氢氧化镁和改性锆基硅酸盐分散液混合，进行包覆改性反应，得到所述锆基氢氧化镁。
在本发明中，若无特殊说明，所述各物质均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，所述活化氢氧化镁优选为市售购买。
本发明提供改性锆基硅酸盐分散液。在本发明中，所述改性锆基硅酸盐分散液优选为将改性锆基硅酸盐和分散溶剂混合，得到所述改性锆基硅酸盐分散液。
在本发明中，所述改性锆基硅酸盐分散液中改性锆基硅酸盐的粒径优选为0.9～1.5μm，更优选为1.0～1.4μm，再优选为1.1～1.3μm。在本发明中，所述改性锆基硅酸盐分散液中的分散溶剂优选为去去离子水、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。在本发明中，所述改性锆基硅酸盐分散液中改性锆基硅酸盐的浓度优选为1～30mol/L，更优选为5～25mol/L，再优选为10～20mol/L。在本发明中，所述改性锆基硅酸盐和分散溶剂的混合方式优选为超声并搅拌。
将活化氢氧化镁和改性锆基硅酸盐分散液混合，进行包覆改性反应，得到所述锆基氢氧化镁。
在本发明中，所述活化氢氧化镁和改性锆基硅酸盐分散液的混合优选为在搅拌和超声的条件下将活化氢氧化镁加入改性锆基硅酸盐分散液中。
在本发明中，所述包覆改性反应的温度优选为25～85℃，更优选为30～80℃，再优选为35～75℃；时间优选为0.5～10h，更优选为1～9h，再优选为2～8h。在本发明中，所述包覆改性反应优选在搅拌且超声的条件下进行；所述搅拌且超声中搅拌的速率优选为150～900rpm，更优选为200～850rpm；超声的频率优选为10kHz～50kHz，更优选为15kHz～45kHz。
所述包覆改性反应后，本发明优选还包括：将所得包覆改性反应产物依次进行固液分离和干燥。
在本发明中，所述固液分离的方法优选为抽滤。在本发明中，所述抽滤优选为真空抽滤。在本发明中，所述真空抽滤的真空度优选为0.08～0.10Pa。在本发明中，所述抽滤优选采用砂芯漏斗。在本发明中，所述抽滤优选采用中速型双层滤纸；本发明对所述中速型双层滤纸没有特殊限定，采用市售购买商品即可。本发明对所述抽滤的具体操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的抽滤操作即可
固液分离后，本发明将所得的固体物质进行干燥。在本发明中，所述干燥的温度优选为75～100℃，更优选为80～95℃，再优选为85～90℃；时间优选为12～48h，更优选为16～42℃，再优选为20～38h。
本发明还提供了上述技术方案所述锆基氢氧化镁或上述技术方案所述制备方法得到的锆基氢氧化镁作为阻燃剂的应用。
本发明对所述应用没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的阻燃剂的应用即可。在本发明中，所述锆基氢氧化镁优选作为阻燃剂应用于发烟量大的聚合物的体系中；具体的，所述发烟量大的聚合物优选为含卤素或含芳香环的聚合物，更优选为聚氯乙烯、酚醛树脂、聚苯乙烯。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例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
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在乙醇中，超声并搅拌，得到5mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将1.67mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化镁在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，45℃下以500rpm转速下搅拌2h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.08Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在80℃下干燥24h，得到所述锆基氢氧化镁。
对实施例1所得锆基氢氧化镁进行扫描电子显微测试，所得SEM图见图1。由图1可见，本实施例所得锆基氢氧化镁表观较为粗糙，存在一定包覆层，且包覆的较为完整，同时可以看出表面存在典型的片层包覆效果，这可能是因为改性锆基硅酸盐本身为片层结构，且其因为经过改性后，表面不够光滑导致的；锆基氢氧化镁的粒径约为1200nm。
对实施例1所得锆基氢氧化镁进行热重分析，所得空气气氛中的热重曲线图见图2。由图2可见，所得锆基氢氧化镁的热稳定性优良，其初始降解温度较高，适合用于加工温度较高的聚合物基体，并且其最终的残炭保留率也较高，利于成炭。
实施例2
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在去离子水中，超声并搅拌，得到30mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将10.00mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化镁在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，85℃下以150rpm转速下搅拌0.5h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.10Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在100℃下干燥12h，得到所述锆基氢氧化镁。
实施例3
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在甲醇中，超声并搅拌，得到1mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将0.10mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化镁在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，25℃下以900rpm转速下搅拌10h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.09Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在75℃下干燥48h，得到所述锆基氢氧化镁。
实施例4
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在N,N-二甲基乙酰胺中，超声并搅拌，得到10mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将1mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化镁在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，65℃下以300rpm转速下搅拌5h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.08Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在85℃下干燥36h，得到所述锆基氢氧化镁。
实施例5
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在N,N-二甲基甲酰胺中，超声并搅拌，得到20mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将5.00mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化镁在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，55℃下以600rpm转速下搅拌8h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.10Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在95℃下干燥28h，得到所述锆基氢氧化镁。
对比例1
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在去离子水中，超声并搅拌，得到30mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将1.67mol的未改性氢氧化镁(机械研磨法，无规则结构)在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，45℃下以500rpm转速下搅拌2h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.08Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在80℃下干燥24h，得到所述锆基氢氧化镁。
对比例2
沉淀法氢氧化镁，无片层结构。
对比例3
沉淀法氢氧化镁，具有片层结构。
对比例4
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在乙醇中，超声并搅拌，得到5mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将0.05mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化镁在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，45℃下以500rpm转速下搅拌2h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.08Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在80℃下干燥24h，得到所述锆基氢氧化镁。
对比例5
将1mol尺寸大小为1.1μm的三聚氰胺锆基硅酸盐分散在乙醇中，超声并搅拌，得到5mol/L的三聚氰胺锆基硅酸盐分散液；将15.00mol的3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化镁在超声搅拌条件下加至所得三聚氰胺锆基硅酸盐分散液中，45℃下以500rpm转速下搅拌2h进行包覆改性反应，将所得反应产物在0.08Pa下真空抽滤，将所得的固体产物在80℃下干燥24h，得到所述锆基氢氧化镁。
对实施例1～5和对比例1～5提供的氢氧化镁产品的粒径、比表面积和吸油值进行测试，测试方法和测试结果见表1。
表1 实施例1～5和对比例1～5粒径、比表面积和吸油值测试结果
D50(μm) 比表面积(m2/g) 吸油值(mL/100g)
测试方法 利用激光粒度分布测量仪 利用比表面积仪 DB/T5211.15-2014
实施例1 1.211 20.333 28
实施例2 1.415 18.333 29
实施例3 1.534 19.132 32
实施例4 1.377 17.425 31
实施例5 1.231 17.347 30
对比例1 2.634 14.132 39
对比例2 3.731 8.347 40
对比例3 3.596 11.127 38
对比例4 2.587 13.121 36
对比例5 2.488 13.887 35
由表1可见，本发明提供的锆基氢氧化镁的中值粒径D50为1.211～1.534μm，中值粒径小；比表面积为17.347～20.333m2/g，比表面积高；吸油值为28～32mL/100g，吸油值小。本发明实施例中提供的锆基氢氧化镁相比对比例中的粉体粒径更小，比表面积更大，吸油值均显著下降，这可能是由于改性锆基硅酸盐表面经过改性并且附着在活化氢氧化镁上，使得活化氢氧化镁极性下降。说明当活化氢氧化镁内核和三聚氰胺锆基硅酸盐外壳的比例不匹配时，会造成锆基氢氧化镁吸油值性能的下降。
以实施例1～5所得锆基氢氧化镁和对比例1～5的氢氧化镁分别作为阻燃剂，进行阻燃抑烟测试和拉伸性能测试，测试方法为：将50g聚氯乙烯(SG5)、25g邻苯二甲酸二辛酯、2g钡镉锌稳定剂、30g碳酸钙(GY-616)、2g三氧化二锑和4g阻燃剂共混预分散，机械搅拌后利用双辊开炼机在170℃混炼15min，制备成膜后再通过静态模压成型，在压片机上压片，制备成相应标准测试试样以备后续性能测试：
其中，测试方法分别为：
氧指数测试：测试标准为GB/T 2406.2-2009；
烟密度测试：采用建材烟密度测试仪，测试标准为GB/T 8627-2007；
垂直燃烧测试：测试标准为GB/T 2408-2008；
拉伸强度测试：测试标准为GB/T 1040-2018，拉伸速率为50mm/min；
测试结果见表2。
表2 实施例1～5和对比例1～5阻燃抑烟效果和拉伸性能测试结果
极限氧指数(％) 最大烟密度(kg/m3) 垂直燃烧等级 拉伸强度(MPa)
实施例1 29.3 85.24 V-0 12.03
实施例2 29.1 86.88 V-0 11.38
实施例3 28.8 86.25 V-0 11.66
实施例4 28.9 86.78 V-0 11.32
实施例5 28.7 87.01 V-0 11.10
对比例1 26.1 98.59 V-0 9.31
对比例2 26.5 99.56 V-0 9.28
对比例3 26.7 97.28 V-0 9.01
对比例4 26.3 99.87 V-0 9.27
对比例5 26.6 95.69 V-0 9.32
由表2可见，本发明实施例制备的锆基氢氧化镁的极限氧指数为28.7～29.3％，最大烟密度为85.24～87.01kg/m3，垂直燃烧等级为V-0，阻燃抑烟效果好。由极限氧指数测试数据可以发现，添加了对比例1～5的氢氧化镁后，聚氯乙烯基材料的氧指数从25.1％上升至26.1～26.7％，当添加了本发明实施例1～5提供的锆基氢氧化镁后，聚氯乙烯基材料的氧指数上升到28％以上，可以看出，添加氢氧化镁类阻燃剂后聚氯乙烯的阻燃性能明显提升，并且本发明所提供的锆基氢氧化镁相比市场上主流产品具备更好的阻燃性。
由最大烟密度测试数据可以发现，当添加了对比例1～5的氢氧化镁后，最大烟密度在97～100kg/m3之间，对比之下，本发明实施例1～5提供的锆基氢氧化镁可使聚氯乙烯基材料的最大烟密度下降至85～88kg/m3，本发明提供的锆基氢氧化镁抑烟效果更佳。由垂直燃烧等级测试数据看，添加了一定份数的氢氧化镁阻燃剂，均可使得聚氯乙烯基材料的燃烧等级达到V-0级，这可能是因为聚氯乙烯本身就含有卤族元素，容易被提升阻燃性。
由表2可见，本发明实施例制备的锆基氢氧化镁制备的聚氯乙烯基材料的抗拉强度为11.10～12.03MPa，添加了本发明提供的锆基氢氧化镁后的聚氯乙烯基材料表现出良好的抗拉强度。由抗拉强度测试数据可以发现，当添加了对比例1～5的氢氧化镁后，聚氯乙烯基材料的拉伸强度只有9MPa左右(9.01～9.32MPa)，而添加了本发明实施例提供的锆基氢氧化镁后，聚氯乙烯基材料的拉伸强度保持提升至11.10～12.03MPa，这可能是因为锆基氢氧化镁表面被改性锆基硅酸盐所包覆，与聚氯乙烯基体的相容性较好。而且，当活化氢氧化镁内核和三聚氰胺锆基硅酸盐外壳的比例不匹配时，也容易造成锆基氢氧化镁参与形成的复合材料的阻燃性能的下降。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种锆基氢氧化镁，包括活化氢氧化镁内核和包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁；所述活化氢氧化镁内核和改性锆基硅酸盐外壳的摩尔比为1：(0.1～10)；
所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐；
所述含氮改性锆基硅酸盐包括丁胺锆基硅酸盐、丙胺锆基硅酸盐、甲胺锆基硅酸盐、乙胺锆基硅酸盐、戊胺锆基硅酸盐、己胺锆基硅酸盐、氨基癸烷锆基硅酸盐、月桂胺锆基硅酸盐、氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐、醇胺锆基硅酸盐、烷基胺碱类锆基硅酸盐和芳香胺类锆基硅酸盐中的一种或多种；
所述非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁中的非极性硅烷偶联剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的锆基氢氧化镁，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、3-(4-脲氨基)丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、γ-氨丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷锆基硅酸盐和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷锆基硅酸盐中的一种或多种；
所述醇胺锆基硅酸盐包括二乙醇胺锆基硅酸盐、二甘醇胺锆基硅酸盐和一乙醇胺锆基硅酸盐中的一种或多种；
所述芳香胺类锆基硅酸盐包括三聚氰胺锆基硅酸盐。
3.根据权利要求1所述的锆基氢氧化镁，其特征在于，所述锆基氢氧化镁的粒径为800～2000nm。
4.权利要求1～3任一项所述锆基氢氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
将活化氢氧化镁和改性锆基硅酸盐分散液混合，进行包覆改性反应，得到所述锆基氢氧化镁。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性锆基硅酸盐分散液中改性锆基硅酸盐的浓度为1～30mol/L；
所述改性锆基硅酸盐分散液中的分散溶剂包括去离子水、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述包覆改性反应的温度为25～85℃，时间为0.5～10h；
所述包覆改性反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速率为150～900rpm。
7.权利要求1～3任一项所述锆基氢氧化镁或权利要求4～6任一项所述制备方法得到的锆基氢氧化镁作为阻燃剂的应用。
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