磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)鹵阻燃劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑及其制備方法。先把濃磷酸加入反應(yīng)釜中，加熱至85-95℃，在攪拌下加入尿素，尿素溶解后升溫至120-130℃，再加入磷酸改性納米β分子篩，攪拌8-12min后，升溫至150-170℃進(jìn)行預(yù)聚合，保溫至反應(yīng)物粘稠后，轉(zhuǎn)移到烘箱220-250℃進(jìn)一步聚合反應(yīng)20-30min，出料冷卻粉碎，篩分、包裝，即得。本發(fā)明所制備的磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑用作聚乙烯等高分子材料，具有分散性和相容性好、阻燃性能和抑煙性能好等優(yōu)良的特點(diǎn)，同時(shí)還具有一定的優(yōu)良的聚合物增韌、增強(qiáng)性能；制備方法無(wú)污染、能耗低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)鹵阻燃劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，室內(nèi)外裝修及工業(yè)生產(chǎn)中使用的高分子材料越來(lái)越多，常用的高分子材料大多是易燃的，如常用的保溫材料聚苯乙烯。因此，開(kāi)發(fā)高分子材料用阻燃劑意義重大。
[0003]常規(guī)阻燃劑可分為有鹵阻燃劑和無(wú)鹵阻燃劑。有鹵阻燃劑具有阻燃效果好、與高分子材料分散性和相容性好，易于加工，不起霜等優(yōu)點(diǎn)，代表性產(chǎn)品有多溴二苯醚等。有鹵阻燃劑的最大缺點(diǎn)一是價(jià)格較高，二是燃燒時(shí)釋放二噁英等致癌物，含有有鹵阻燃劑的高分子聚合物在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒、腐蝕性氣體，如煙霧，易使人窒息而死，其危害性比大火本身更嚴(yán)重，極大限制了其應(yīng)用。因此，人們不得不開(kāi)發(fā)不易產(chǎn)生毒煙的無(wú)鹵阻燃劑。常見(jiàn)無(wú)鹵阻燃劑有無(wú)機(jī)氫氧化物阻燃劑、膨脹型阻燃劑等。已有不少相關(guān)專(zhuān)利，如專(zhuān)利CN101851351A公開(kāi)了一種制備無(wú)機(jī)氫氧化物復(fù)合阻燃劑和用其阻燃的高性能無(wú)鹵阻燃聚甲醛材料的方法。無(wú)機(jī)阻燃劑也存在很多不足，如阻燃效率不高，與高分子材料相容性不好。已有人試圖解決這一相容性問(wèn)題，如專(zhuān)利CN102010619A公開(kāi)了一種氫氧化鎂阻燃劑制備方法及所制備的氫氧化鎂阻燃劑，該專(zhuān)利通過(guò)用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)氫氧化鎂改性，試圖解決氫氧化鎂在聚合物基體中的分散及相容性問(wèn)題?？偟膩?lái)講，這類(lèi)阻燃劑阻燃性能低。目前，聚磷酸銨成為高性能阻燃劑，獲得了極大推廣。聚磷酸銨兼有酸源和氣源的性質(zhì)，添加合適炭源，構(gòu)成膨脹型 阻燃體系。添加該類(lèi)阻燃劑的材料燃燒時(shí)，在表面能形成一層均勻的多孔炭層，同時(shí)具有隔熱、隔氧、抑煙，并能防止產(chǎn)生熔滴，因而阻燃性能優(yōu)良。專(zhuān)利CN101891168B就公開(kāi)了一種非五氧化二磷原料路線(xiàn)制備結(jié)晶II型聚磷酸銨的方法。單純使用聚磷酸銨阻燃效果仍然較低，需要進(jìn)一步改進(jìn)工藝或進(jìn)行復(fù)配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑，具有分散性和相容性好、阻燃性能和抑煙性能好的特點(diǎn)，同時(shí)還具有優(yōu)良的聚合物增韌、增強(qiáng)性能；本發(fā)明同時(shí)提供了磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑的制備方法，無(wú)污染、能耗低。
[0005]本發(fā)明所述的磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑，由如下原料制成:
[0006]磷酸改性納米級(jí)β分子篩10_20kg
[0007]濃磷酸50-70L
[0008]尿素80_90kg
[0009]所述的磷酸改性納米級(jí)β分子篩的制備方法是稱(chēng)取4_6kg納米β分子篩，加入20L濃度為0.5-1.0mol/L的磷酸水溶液中，放入超聲波振蕩器中振蕩8_12min，加熱回流攪拌25-35min，過(guò)濾，濾渣放入烘箱于100-120°C下烘干，放入馬弗爐于400-500°C焙燒3_4h，
粉碎后即得。
[0010]所述的納米β分子篩的粒徑為90-120nm。
[0011]所述的濃磷酸的濃度為80-85%。
[0012]本發(fā)明所述的磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑的制備方法是先把濃磷酸加入反應(yīng)釜中，加熱至85-95°C，在攪拌下加入尿素，尿素溶解后升溫至120-130°C，再加入磷酸改性納米β分子篩，攪拌8-12min后，升溫至150-170°C進(jìn)行預(yù)聚合，保溫至反應(yīng)物粘稠后，轉(zhuǎn)移到烘箱220-250°C進(jìn)一步聚合反應(yīng)20-30min，出料冷卻粉碎，篩分、包裝，即得。[0013]本發(fā)明是通過(guò)將分子篩與聚磷酸銨進(jìn)行共聚復(fù)配，提高分子篩與聚磷酸銨兩者間的結(jié)合力，從而提升其協(xié)同效應(yīng)。另外，采用納米級(jí)β分子篩有兩方面好處:一是β分子篩本身為酸性，用磷酸改性后，在磷酸中同尿素反應(yīng)，不會(huì)破壞β分子篩結(jié)構(gòu)；二是納米級(jí)β分子篩顆粒小，以它為共聚中心容易得到粒徑小的磷酸改性納米級(jí)β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑，可以提高阻燃劑與高分子材料的相容性。另外，納米級(jí)β分子篩吸收煙霧等有害物質(zhì)能力強(qiáng)于普通分子篩。因而，本發(fā)明所制備的磷酸改性納米級(jí)β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑將具有阻燃性能優(yōu)良、與基體相容性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0015]本發(fā)明所制備的磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑用作聚乙烯等高分子材料，具有分散性和相容性好、阻燃性能和抑煙性能好等優(yōu)良的特點(diǎn)。本發(fā)明制備的復(fù)合阻燃劑，同時(shí)還具有一定的優(yōu)良的聚合物增韌、增強(qiáng)性能。本發(fā)明制備方法無(wú)污染、能耗低。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0017]實(shí)施例1
[0018]稱(chēng)取4kg粒徑為90nm的納米β分子篩，加入20L濃度為0.5mol/L的磷酸水溶液中，放入超聲波振蕩器中振蕩8min，加熱回流攪拌25min，過(guò)濾，濾渣放入烘箱于100°C下烘干，放入馬弗爐于400°C焙燒3h，粉碎即得磷酸改性納米β分子篩。
[0019]先把70L濃度為80%的濃磷酸加入體積為1000L的反應(yīng)釜，加熱至95°C，在攪拌下緩慢加入90kg尿素，尿素溶解后升溫至130°C，再加入20kg磷酸改性納米β分子篩，攪拌Smin后，升溫至170°C進(jìn)行預(yù)聚合，保溫至反應(yīng)物粘稠后，轉(zhuǎn)移到烘箱250°C進(jìn)一步聚合反應(yīng)30min，出料冷卻粉碎，篩分、包裝，既得最終產(chǎn)品。
[0020]實(shí)施例2:
[0021]稱(chēng)取5kg粒徑為IOOnm的納米β分子篩，加入20L濃度為0.9mol/L的磷酸水溶液中，放入超聲波振蕩器中振蕩lOmin，加熱回流攪拌28min，過(guò)濾，濾渣放入烘箱于105°C下烘干，放入馬弗爐于450°C焙燒3.5h，粉碎即得磷酸改性納米β分子篩。
[0022]把50L濃度為85%的濃磷酸加入體積為1000L的反應(yīng)釜，加熱至85°C，在攪拌下緩慢加入80kg尿素，尿素溶解后升溫至120°C，再加入IOkg磷酸改性納米β分子篩，攪拌IOmin后，升溫至150°C進(jìn)行預(yù)聚合，保溫至反應(yīng)物粘稠后，轉(zhuǎn)移到烘箱220°C進(jìn)一步聚合反應(yīng)20min，出料冷卻粉碎，篩分、包裝，既得最終產(chǎn)品。
[0023]實(shí)施例3:
[0024]稱(chēng)取6kg粒徑為120nm的納米β分子篩，加入20L濃度為1.0mol/L的磷酸水溶液中，放入超聲波振蕩器中振蕩12min，加熱回流攪拌35min，過(guò)濾，濾渣放入烘箱于120°C下烘干，放入馬弗爐于500°C焙燒4h，粉碎即得磷酸改性納米β分子篩。
[0025]把60L濃度為82%的濃磷酸加入體積為1000L的反應(yīng)釜，加熱至90°C，在攪拌下緩慢加入85kg尿素，尿素溶解后升溫至125°C，再加入15kg磷酸改性納米β分子篩，攪拌12min后，升溫至160°C進(jìn)行預(yù)聚合，保溫至反應(yīng)物粘稠后，轉(zhuǎn)移到烘箱230°C進(jìn)一步聚合反應(yīng)25min，出料冷卻粉碎，篩分、包裝，既得最終產(chǎn)品。
[0026]氧指數(shù)(阻燃性能)測(cè)試實(shí)驗(yàn):
[0027]將上述實(shí)施例1、2和3三種復(fù)合阻燃劑及對(duì)比例I市售聚磷酸銨分別與聚乙烯等原料混合，在120°C下雙輥混煉5分鐘，制成厚度為1mm的薄片狀樣品。氧指數(shù)測(cè)試按照GB/T2406-1993進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。其中，對(duì)比例2為不加阻燃劑的空白對(duì)比例。
[0028]聚乙烯片成分如下:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑，其特征在于由如下原料制成: 磷酸改性納米級(jí)β分子篩10-20kg 濃磷酸50-70L 尿素80-90kg 所述的磷酸改性納米級(jí)β分子篩的制備方法是稱(chēng)取4-6kg納米β分子篩，加入20L濃度為0.5-1.0moI/L的磷酸水溶液中，放入超聲波振蕩器中振蕩8_12min，加熱回流攪拌25-35min，過(guò)濾，濾渣放入烘箱于100-120°C下烘干，放入馬弗爐于400-500°C焙燒3_4h，粉碎后即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的納米β分子篩的粒徑為90-120nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑，其特征在于所述的濃磷酸的濃度為80-85%。
4.一種權(quán)利要求1-3任一所述的磷酸改性納米β分子篩-聚磷酸銨復(fù)合阻燃劑的制備方法，其特征在于先把濃磷酸加入反應(yīng)釜中，加熱至85-95°C，在攪拌下加入尿素，尿素溶解后升溫至120-130°C，再加入磷酸改性納米β分子篩，攪拌8-12min后，升溫至150-170°C進(jìn)行預(yù)聚合，保溫至反應(yīng)物粘稠后，轉(zhuǎn)移到烘箱220-250°C進(jìn)一步聚合反應(yīng)20-30min,出料冷卻 粉碎，篩分、包裝，即得。
【文檔編號(hào)】C08K9/02GK103980538SQ201410239886
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】李德剛, 唐守余 申請(qǐng)人:山東慧科助劑股份有限公司