CN114437411A - 一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，该方法包括：（1）将镁盐和水混合配成溶液A，将NaAlO2、NaOH、Na2CO3及水混合配成溶液B，其中，镁盐中的[Mg2+]=0.5～2.0 mol/L，n(NaAlO2)/n(Mg2+)=0.25～0.5，n(NaOH)/n(Mg2+)=0.8～1.0，n(Na2CO3)/n(Mg2+)=0.4～0.6；（2）将表面活性剂和红磷分散在水中配成悬浮液C；（3）将溶液A、溶液B与悬浮液C混合，并在混合液中加入硬脂酸钠，将反应得到的沉淀物脱水干燥后，得到改性水滑石包覆红磷阻燃剂。本发明提供的改性水滑石包覆红磷阻燃剂具有较高的白度和优异的阻燃性能，且制备方法工艺简单，易于实施。

Description

一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃材料领域，特别涉及一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂及其制备方法。
背景技术
与其它无卤阻燃剂相比较，红磷阻燃剂具有阻燃效率高、用量少等优点，广泛应用于橡胶、尼龙、聚酯、环氧树脂、聚氨酯等领域。然而，单纯的红磷存在易吸潮、性质不稳定、与高分子材料相容性差、易着色等缺陷。红磷经包覆处理后，稳定性提高，与高分子材料的相容性更好。此外，红磷的紫红色被囊材遮盖后，包覆红磷的色泽相对较浅，可用于浅色高分子材料制品的加工。因此，包覆红磷作为阻燃剂添加到高分子材料中既能克服红磷直接使用的缺点，又能达到相当甚至更好的阻燃效果。
目前，市场上较成熟的包覆红磷产品为密胺树脂包覆红磷，它以密胺树脂为囊材，具有抗氧化性好，吸湿率低，与高分子材料相容性好的特点，广泛应用于尼龙、PET、PP等加工中（熊联明，中南大学，博士论文，2004）。然而，密胺树脂为透明高分子树脂，对红磷色泽的遮盖性较差，产品的颜色较深，不能用于浅色高分子材料制品的加工。此外，文献报道了氢氧化铝包覆红磷以及氢氧化铝-密胺树脂双层包覆红磷阻燃剂的制备及应用（何影翠等，化学与黏合，2014, 36: 279-281；朱超等，现代化工，2015, 35: 116-118）。然而，包覆红磷阻燃剂的白度与阻燃效率仍需要进一步提高，以满足其应用于浅色高分子材料制品加工的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，该方法得到的改性水滑石包覆红磷阻燃剂具有较高的白度和优异的阻燃性能。
本发明提供了一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将镁盐和水混合配成溶液A，将NaAlO2、NaOH、Na2CO3及水混合配成溶液B，其中，镁盐中的[Mg2+]=0.5～2.0 mol/L，n(NaAlO2)/n(Mg2+)=0.25～0.5，n(NaOH)/n(Mg2+)=0.8～1.0，n(Na2CO3)/n(Mg2+)= 0.4～0.6；
（2）将表面活性剂和红磷分散在水中配成悬浮液C；
（3）将溶液A、溶液B与悬浮液C混合，并在混合液中加入硬脂酸钠，将反应得到的沉淀物脱水干燥后，得到改性水滑石包覆红磷阻燃剂。
进一步的，所述镁盐为氯化镁、硝酸镁或硫酸镁。
进一步的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
进一步的，所述表面活性剂与红磷的质量比为0.01～0.05。
进一步的，所述红磷与NaAlO2的质量比为0.5～2。
进一步的，所述将溶液A、溶液B与悬浮液C混合具体为：将溶液A和溶液B同时加入含有悬浮液C的反应釜中，保持反应温度为60～90℃，持续搅拌反应0.5～2 h。
进一步的，所述硬脂酸钠与NaAlO2的质量比为0.1～0.3。
进一步的，所述在混合液中加入硬脂酸钠后还包括步骤：升温至80～150℃，晶化6～25 h。
本发明的另一个目的还提供一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂，所述改性水滑石包覆红磷由红磷、镁盐、NaAlO2、NaOH、Na2CO3和硬脂酸钠通过自组装的方法制备，其特征在于，红磷表面被改性水滑石包覆。
本发明涉及的制备方法工艺简单，易于实施。改性水滑石能均匀的包覆在红磷表面，分散性好，且具有较好的色泽遮盖性能，使制备的改性水滑石包覆红磷阻燃剂具有较高的白度，从而解决了红磷阻燃剂由于色泽较深不能用于浅色类高分子材料加工的问题。此外，改性水滑石与红磷的协同作用使改性水滑石包覆红磷具有优异的阻燃性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
实施例1
将0.3 mol氯化镁溶于水中配制成300 mL的溶液A，其中，[Mg2+]=1.0 mol/L；将0.1mol NaAlO2、0.27 mol NaOH和0.15 mol Na2CO3溶于水中配制成300 mL的溶液B，其中，n(NaAlO2)/n(Mg2+)=0.33，n(NaOH)/n(Mg2+)=0.9，n(Na2CO3)/n(Mg2+)=0.5；将0.25 g十二烷基苯磺酸钠和8.2 g红磷分散在150 mL水中配成悬浮液C；在恒温80℃且持续搅拌的条件下，将溶液A与溶液B加入含有悬浮液C的反应釜中，反应1 h，加入1.6 g硬脂酸钠，继续反应0.5h，在120℃晶化16 h；将反应后的沉淀物脱水干燥，得到改性水滑石包覆红磷阻燃剂。
实施例2
将0.3 mol硫酸镁溶于水中配制成150 mL的溶液A，其中，[Mg2+]=2.0 mol/L；将0.15 mol NaAlO2、0.24 mol NaOH和0.12 mol Na2CO3溶于水中配制成150 mL的溶液B，其中，n(NaAlO2)/n(Mg2+)=0.5，n(NaOH)/n(Mg2+)=0.8，n(Na2CO3)/n(Mg2+)=0.4；将0.12 g十二烷基苯磺酸钠和6.5 g红磷分散在100 mL水中配成悬浮液C；在恒温60℃且持续搅拌的条件下，将溶液A与溶液B加入含有悬浮液C的反应釜中，反应1.5 h，加入1 g硬脂酸钠，继续反应0.5 h，在80℃晶化25 h；将反应后的沉淀物脱水干燥，得到改性水滑石包覆红磷阻燃剂。
实施例3
将0.32 mol硝酸镁溶于水中配制成640 mL的溶液A，其中，[Mg2+]=0.5 mol/L；将0.08 mol NaAlO2、0.32 mol NaOH和0.192 mol Na2CO3溶于水中配制成640 mL的溶液B，其中，n(NaAlO2)/n(Mg2+)=0.25，n(NaOH)/n(Mg2+)=1.0，n(Na2CO3)/n(Mg2+)=0.6；将0.65 g十二烷基硫酸钠和13 g红磷分散在水中配成悬浮液C；在恒温90℃且持续搅拌的条件下，将溶液A与溶液B加入含有悬浮液C的反应釜中，反应0.5 h，加入1.9 g硬脂酸钠，继续反应0.5 h，在150℃晶化6 h；将反应后的沉淀物脱水干燥，得到改性水滑石包覆红磷阻燃剂。
比较例1
改性水滑石的制备方法同实施例1，仅未添加红磷；再将制备的改性水滑石与8.2g红磷进行物理混合，得到改性水滑石与红磷的混合阻燃剂。
性能测试实验：
对实施例1~3制备的改性水滑石包覆红磷阻燃剂，以及比较例1制备的改性水滑石与红磷的混合阻燃剂进行以下测试：
白度测试：称取10.00 g样品压片后置于样品箱，在数显白度仪上测试，结果见表1；
极限氧指数测试：按照《GB/T 2406.2-2009》中的方法进行测试，以聚丙烯为基体材料，包覆红磷阻燃剂的添加量为10%，结果见表1。
Figure 173351DEST_PATH_IMAGE001
从表1结果可知，改性水滑石包覆红磷阻燃剂具有较高的白度和阻燃性能，可适用于浅色类高分子材料加工。相较于比较例1制备的改性水滑石与红磷的物理混合阻燃剂，改性水滑石包覆红磷阻燃剂的白度与阻燃性能明显更优。上述结果表明，改性水滑石能较好的包覆在红磷表面，具有良好的色泽遮盖性能，且壳层的改性水滑石与核心的红磷具有较好的协同阻燃作用，使改性水滑石包覆红磷阻燃剂的阻燃性能更优。
应当理解，本发明虽然已通过以上实施例进行了清楚说明，然而在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将镁盐和水混合配成溶液A，将NaAlO2、NaOH、Na2CO3及水混合配成溶液B，其中，镁盐中的[Mg2+]=0.5～2.0 mol/L，n(NaAlO2)/n(Mg2+)=0.25～0.5，n(NaOH)/n(Mg2+) =0.8～1.0，n(Na2CO3)/n(Mg2+)= 0.4～0.6；
（2）将表面活性剂和红磷分散在水中配成悬浮液C；
（3）将溶液A、溶液B与悬浮液C混合，并在混合液中加入硬脂酸钠，将反应得到的沉淀物脱水干燥后，得到改性水滑石包覆红磷阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述镁盐为氯化镁、硝酸镁或硫酸镁。
3.根据权利要求1所述的改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
4.根据权利要求1所述的改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂与红磷的质量比为0.01～0.05。
5.根据权利要求1所述的改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述红磷与NaAlO2的质量比为0.5～2。
6.根据权利要求1所述的改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述将溶液A、溶液B与悬浮液C混合具体为：将溶液A和溶液B同时加入含有悬浮液C的反应釜中，保持反应温度为60～90℃，持续搅拌反应0.5～2 h。
7.根据权利要求1所述的改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述硬脂酸钠与NaAlO2的质量比为0.1～0.3。
8.根据权利要求1所述的改性水滑石包覆红磷阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述在混合液中加入硬脂酸钠后还包括步骤：升温至80～150℃，晶化6～25 h。
9.一种改性水滑石包覆红磷阻燃剂，所述改性水滑石包覆红磷由权利要求1～8任意一项所述的方法制备，其特征在于，红磷表面被改性水滑石包覆。
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