本發(fā)明涉及阻燃劑，具體為一種增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、硼酸鋅是一種硼基阻燃劑，其化學(xué)成分為xznoyb2o3zh2o，硼酸鋅可作為高效阻燃協(xié)效劑廣泛應(yīng)用于聚氯乙烯、聚烯烴、彈性體、聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂。如何進(jìn)一步提高其阻燃效果，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

2、如專(zhuān)利cn112062963a一種有機(jī)硅倍半硅氧烷阻燃劑及其制備方法，該發(fā)明的阻燃劑具有非常好的相容性，能顯著改善樹(shù)脂的綜合性能；該種催化劑材料具有不錯(cuò)的催化性，而且容易分離，可重復(fù)利用，具有操作簡(jiǎn)單和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，但是其阻燃效果沒(méi)有得到改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑及其制備方法，具有較好的阻燃效果。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，包括以下重量組分：15-20重量份的陶瓷化硼酸鋅、4-6重量份的含硫阻燃劑、3-5重量份的磺酸鈉修飾硅烷。

3、優(yōu)選的，所述含硫阻燃劑的制備方法為：

4、（1）向反應(yīng)器中加入含硼三胺、香草醛衍生的烯類(lèi)化合物、無(wú)水硫酸鎂和無(wú)水乙醇，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，回流反應(yīng)10-12h，反應(yīng)后抽濾、旋轉(zhuǎn)蒸餾，乙酸乙酯洗滌，得到含硼三烯丙基化合物；

5、（2）向n,n-二甲基甲酰胺溶劑中加入含硼三烯丙基化合物，攪拌分散，再向其加入巰基乙胺和安息香二甲醚光引發(fā)劑，在25-40℃下，紫外光照射3-4h，結(jié)束后離心分離，洗滌并干燥，得到中間體1；

6、（3）將中間體1、2,6-二醛基-1,5-二羥基萘加入到裝有乙醇溶劑的反應(yīng)器中，攪拌均勻，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在40-65℃下反應(yīng)2-4h，然后繼續(xù)向其加入9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，在50-70℃下繼續(xù)反應(yīng)3-5h，結(jié)束后冷卻、抽濾并干燥，得到中間體2；

7、（4）向n,n-二甲基甲酰胺溶劑中加入中間體2和甲基硅酸季戊四醇酯，攪拌混合，繼續(xù)向其加入丙二酰氯和三乙胺催化劑，在70-100℃下反應(yīng)5-6h，反應(yīng)后減壓蒸餾，洗滌并干燥，得到含硫阻燃劑。

8、將含硼三胺和香草醛衍生的烯類(lèi)化合物進(jìn)行反應(yīng)，引入了烯基，從而得到含硼三烯丙基化合物；將含硼三烯丙基化合物中的烯基和巰基乙胺中的巰基進(jìn)行反應(yīng)，引入了胺基，從而得到中間體1；將中間體1中的胺基和2,6-二醛基-1,5-二羥基萘中的醛基進(jìn)行縮合反應(yīng)，然后繼續(xù)向其加入9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，引入了羥基，從而得到中間體2；將中間體2和甲基硅酸季戊四醇酯中的羥基和丙二酰氯中的酰氯基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，從而得到含硫阻燃劑。

9、優(yōu)選的，所述（1）中含硼三胺、香草醛衍生的烯類(lèi)化合物、無(wú)水硫酸鎂的質(zhì)量比為1:2.1-2.6:1.2-1.5。

10、優(yōu)選的，所述（2）中含硼三烯丙基化合物、巰基乙胺、安息香二甲醚光引發(fā)劑的質(zhì)量比為0.8-1.1:1:0.01-0.02。

11、優(yōu)選的，所述（3）中中間體1、2,6-二醛基-1,5-二羥基萘、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物的質(zhì)量比為1:1.2-1.4:0.9-1.5。

12、優(yōu)選的，所述（4）中中間體2、甲基硅酸季戊四醇酯、丙二酰氯、三乙胺催化劑的質(zhì)量比為1.1-1.3:1.6-2.2:1:0.02-0.03。

13、優(yōu)選的，所述磺酸鈉修飾硅烷的制備方法為：

14、s1.在氮?dú)夥諊?，向四氫呋喃溶劑中加?-6g的9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，攪拌溶解，繼續(xù)向其加入0.01-0.03g的偶氮二異丁腈引發(fā)劑、3.6-4.5g的二(二甲氨基)甲基乙烯基硅烷，在60-85℃下反應(yīng)10-12h，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾，真空干燥6-8h，得到含磷叔胺基硅烷；

15、s2.向丙酮溶劑中加入3.1-3.5g的含磷叔胺基硅烷和4.3-5.7g的丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯進(jìn)行溶解，然后加入濃度為2-5%的氫氧化鈉溶液，在60-90℃下反應(yīng)8-12h，反應(yīng)后減壓濃縮除去溶劑，過(guò)濾，得到磺酸鈉修飾硅烷。

16、優(yōu)選的，所述增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑的制備方法為：將陶瓷化硼酸鋅、含硫阻燃劑、磺酸鈉修飾硅烷加入攪拌器中，攪拌2-4min，得到增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑；所述納米阻燃劑的尺寸為40-60nm。

17、本發(fā)明通過(guò)將陶瓷化硼酸鋅、含硫阻燃劑、磺酸鈉修飾硅烷加入攪拌器中，攪拌，得到增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑。

18、含硫阻燃劑和磺酸鈉修飾硅烷中的硼元素、硫元素、磷元素、硅元素、磺酸鈉基團(tuán)共同構(gòu)成了阻燃體系，協(xié)效阻燃。其中含有的磷元素受熱時(shí)產(chǎn)生聚磷酸、偏磷酸等酸性物質(zhì)，能夠使得燃燒的聚合物表面受熱脫水炭化，并且由于聚磷酸、偏磷酸不易揮發(fā)，可以在聚合物表面形成致密的保護(hù)層；其中含有的硅元素可以促進(jìn)材料在高溫下的炭化過(guò)程，并且在材料表面形成一種連續(xù)致密的含硅碳的無(wú)機(jī)絕熱炭層，從而達(dá)到阻燃的目的；硼氧鍵形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有高氧指數(shù)、低毒、低煙和低發(fā)熱量的高阻燃性；其中的硫元素和磺酸鈉基團(tuán)也具有較好的阻燃效果。

技術(shù)特征：

1.一種增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，其特征在于，包括以下重量組分：15-20重量份的陶瓷化硼酸鋅、4-6重量份的含硫阻燃劑、3-5重量份的磺酸鈉修飾硅烷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，其特征在于，所述含硫阻燃劑的制備方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，其特征在于，所述（1）中含硼三胺、香草醛衍生的烯類(lèi)化合物、無(wú)水硫酸鎂的質(zhì)量比為1:2.1-2.6:1.2-1.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，其特征在于，所述（2）中含硼三烯丙基化合物、巰基乙胺、安息香二甲醚光引發(fā)劑的質(zhì)量比為0.8-1.1:1:0.01-0.02。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，其特征在于，所述（3）中中間體1、2,6-二醛基-1,5-二羥基萘、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物的質(zhì)量比為1:1.2-1.4:0.9-1.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，其特征在于，所述（4）中中間體2、甲基硅酸季戊四醇酯、丙二酰氯、三乙胺催化劑的質(zhì)量比為1.1-1.3:1.6-2.2:1:0.02-0.03。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑，其特征在于，所述磺酸鈉修飾硅烷的制備方法為：

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將陶瓷化硼酸鋅、含硫阻燃劑、磺酸鈉修飾硅烷加入攪拌器中，攪拌2-4min，得到增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域，且公開(kāi)了一種增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑及其制備方法，本發(fā)明通過(guò)將陶瓷化硼酸鋅、含硫阻燃劑、磺酸鈉修飾硅烷加入攪拌器中，攪拌，得到增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑。本發(fā)明通過(guò)將陶瓷硼酸鋅、含硫阻燃劑、磺酸鈉修飾硅烷加入攪拌器中，攪拌，得到增強(qiáng)型陶瓷硼酸鋅納米阻燃劑。含硫阻燃劑和磺酸鈉修飾硅烷中的硼元素、硫元素、磷元素、硅元素、磺酸鈉基團(tuán)共同構(gòu)成了阻燃體系，協(xié)效阻燃。

技術(shù)研發(fā)人員：劉明,馮永成,董建峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東五維阻燃科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9