專利名稱：膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種表面包覆型復(fù)合無機阻燃劑的制備方法，更確切的說是一種 膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前世界阻燃劑開發(fā)領(lǐng)域呈現(xiàn)出非鹵化、復(fù)合化、無害或低害化和低煙化的趨勢。 氫氧化鎂無機阻燃劑化學(xué)穩(wěn)定性好，不易揮發(fā)，毒性低或無毒，不產(chǎn)生腐蝕性等有害氣體， 對環(huán)境友好，而且原料來源豐富，價格低廉，符合當(dāng)今阻燃劑向環(huán)保型發(fā)展的大趨勢，已成 為阻燃技術(shù)發(fā)展的主要方向。但單一的氫氧化鎂阻燃效率低，一般都要高填充量才能產(chǎn)生 好的阻燃效果；另外，由于氫氧化鎂與高聚物形容性差，界面結(jié)合力小而不易在高聚物基體 材料中分散，嚴(yán)重影響高聚物基填充材料的加工成型性能并導(dǎo)致被填充材料的機械性能及 其它性能下降。因此，在實際應(yīng)用中常常將氫氧化鎂與其他無機阻燃劑復(fù)配在一起，制成復(fù) 合無機阻燃劑使用，使它們相互增效，取長補短，從而達(dá)到降低氫氧化鎂阻燃劑的用量，提 高材料阻燃性能、加工性能和力學(xué)性能的目的。但當(dāng)前氫氧化鎂與其他無機阻燃劑的復(fù)合 或復(fù)配大都只是在使用時或使用前進(jìn)行機械物理混合，一般都存在分散不均勻的問題，不 能完全發(fā)揮阻燃劑間的協(xié)同效應(yīng)。申請?zhí)枮?005101126489的中國專利，公開了一種氫氧化鎂包覆氫氧化鋁型復(fù) 合無機阻燃劑的制備方法。申請?zhí)枮?005101126493的中國專利，公開了一種水合氧化 鋅包覆氫氧化鎂型和水合氧化鋅包覆氫氧化鋁型復(fù)合無機阻燃劑的制備方法。申請?zhí)枮?200710151942X的中國專利，公開了一種磷酸鋅包覆超細(xì)氫氧化鎂型復(fù)合無機阻燃劑的制 備方法。以上方法生產(chǎn)出來的阻燃劑與高聚物相容性差，界面結(jié)合力小而不易在高聚物基 體材料中分散，影響高聚物基填充材料的加工成型性能并導(dǎo)致被填充材料的機械性能及其 它性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對以上不足，提供一種膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的 制備方法。用該方法制備膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑，氫氧化鎂粉體分散均勻、可充分地發(fā)揮 氫氧化鎂和膠囊兩種組分的協(xié)同阻燃效應(yīng)、阻燃效率高。為解決以上問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法， 其特征在于所述制備方法包括以下步驟(1)將氫氧化鎂微粉加入到水中，溫度控制在40-60°C，攪拌速度為300-9501·/ min，制成水相組分懸浮液；(2)將自由基體聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，攪拌均勻，制成油相組分，溫度控 制在40-60°C，攪拌速度為300-950r/min ；(3)然后將所制油相組分加入到水相組分懸浮液中，保持溫度40-60°C，并以攪拌 速度7000-10000r/min攪拌均勻，得到混合液；
(4)再將混合液的溫度升至61_90°C，攪拌反應(yīng)2 5小時；(5)停止攪拌，降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以氫氧化 鎂微粉質(zhì)量3 5倍的水沖洗氫氧化鎂膠囊2 5次后，得到氫氧化鎂膠囊濕餅；(6)將氫氧化鎂膠囊濕餅烘干，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)步驟(1)中，氫氧化鎂微粉的粒徑為0. 08-1 μ m，水相組分懸浮液中氫氧化鎂微粉 的質(zhì)量百分比為21. 1-40%。步驟(2)中，油相組分中各成分的質(zhì)量百分比為自由基聚合單體86-94%、交聯(lián) 劑5-11. 7%和引發(fā)劑1-1.8%。步驟⑵中，自由基聚合單體包括丙烯酸C1-C6烷基酯、甲基丙烯酸C1-C6烷基 酯和苯乙烯中的至少一種。所述丙烯酸C1-C6烷基酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙 酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-己酯或丙烯酸3-己酯；所述甲基丙烯酸C1 C6烷基酯為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸 正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲 基丙烯酸2-己酯或甲基丙烯酸3-己酯。步驟(2)中，交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙 烯丁二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸己 二醇酯、三甲基丙烯酸丙三醇酯、三丙烯酸丙三醇酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸 季戊四醇酯或二乙烯苯中。步驟(2)中，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或過氧苯甲酰。步驟(3)中，油相組分與水相組分懸浮液的質(zhì)量比為1 2.33-4.33。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點用本發(fā)明方法制備的 膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑，實現(xiàn)了自由基體聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑形成的包覆層與氫 氧化鎂阻燃劑的化學(xué)復(fù)合，包覆層與氫氧化鎂的結(jié)合力強。同時，包覆層為聚合物，與高聚 物基體材料相容性好，界面結(jié)合力大。從而提高氫氧化鎂微粉的分散均勻性，可充分地發(fā)揮 氫氧化鎂和膠囊兩種組分的協(xié)同阻燃效應(yīng)，膠囊可以在基體材料表面形成保護(hù)膜，阻斷氧 的供應(yīng)，顯著提高復(fù)合無機阻燃劑的阻燃效率。本發(fā)明方法制備的膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的平均粒度分布d97 < 1 μ m,應(yīng)用于 EVA電纜料，經(jīng)檢測，主要性能指標(biāo)為阻燃等級V-0，煙密度<58，氧指數(shù)>40. 1，拉伸強度 彡14. IMPa，斷裂伸長率彡162%。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
具體實施例實施例1，將160g粒徑為0. 08-1 μ m的氫氧化鎂微粉加入到600mL水中，在溫度為 40°C、攪拌速度為600rpm的條件下，攪拌20min，配成均勻分散的水相組分懸浮液；將自由基聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，自由基聚合單體為丙烯酸甲酯89g、甲 基丙烯酸正丁酯36g、苯乙烯45g，交聯(lián)劑為三甲基丙烯酸丙三醇酯18g，引發(fā)劑為偶氮二異 丁腈2g，在溫度為40°C、攪拌速度為600rpm的條件下，攪拌均勻，制成油相組分；
將190g油相組分加入到水相組分懸浮液中，在溫度為40°C、攪拌速度為SOOOrpm 的條件下，攪拌形成均勻混合液；將混合液的溫度升至61°C，攪拌反應(yīng)3小時完成；停止攪拌，降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以質(zhì)量800g 的水沖洗氫氧化鎂膠囊3次后，在50°C真空烘箱中干燥，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑。實施例2，將300g粒徑為0. 08-1 μ m的氫氧化鎂微粉加入到IOOOmL水中，在溫度 為50°C、攪拌速度為500rpm的條件下，攪拌20min，配成均勻分散的水相組分懸浮液；將自由基聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，自由基聚合單體為苯乙烯265g，交聯(lián)劑 為二乙烯苯30g，引發(fā)劑為偶氮二異庚腈5g，在溫度為50°C、攪拌速度為500rpm的條件下， 攪拌均勻，制成油相組分；將300g油相組分加入到水相組分懸浮液中，在溫度為40°C、攪拌速度為9000rpm 的條件下，攪拌形成均勻混合液；將混合液的溫度升至85°C，攪拌反應(yīng)4小時完成；停止攪拌，降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以質(zhì)量1200g 的水沖洗氫氧化鎂膠囊3次后，在50°C真空烘箱中干燥，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑。實施例3，將400g粒徑為0. 08-1 μ m的氫氧化鎂微粉加入到600mL水中，在溫度為 60°C、攪拌速度為SOOrpm的條件下，攪拌30min，配成均勻分散的水相組分懸浮液；將自由基聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，自由基聚合單體為甲基丙烯酸甲酯 371g，交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯50g，引發(fā)劑為過氧苯甲酰8g，在溫度為60°C、攪拌 速度為SOOrpm的條件下，攪拌均勻，制成油相組分；將429g油相組分加入到水相組分懸浮液中，在溫度為60°C、攪拌速度為IOOOOrpm 的條件下，攪拌形成均勻混合液；將混合液的溫度升至90°C，攪拌反應(yīng)5小時完成；停止攪拌，水循環(huán)降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以質(zhì) 量1200g的水沖洗氫氧化鎂膠囊3次后，在50°C真空烘箱中干燥，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻 燃劑。實施例4，將350g粒徑為0. 08-1 μ m的氫氧化鎂微粉加入到700mL水中，在溫度為 55°C、攪拌速度為750rpm的條件下，攪拌20min，配成均勻分散的水相組分懸浮液；將自由基聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，自由基聚合單體為丙烯酸甲酯340g， 交聯(lián)劑為三丙烯酸丙三醇酯20g，引發(fā)劑為偶氮二異庚腈6g，在溫度為55°C、攪拌速度為 750rpm的條件下，攪拌均勻，制成油相組分；將366g油相組分加入到水相組分懸浮液中，在溫度為60°C、攪拌速度為8500rpm 的條件下，攪拌形成均勻混合液；將混合液的溫度升至85°C，攪拌反應(yīng)3小時完成；停止攪拌，水循環(huán)降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以質(zhì) 量1050g的水沖洗氫氧化鎂膠囊3次后，在50°C真空烘箱中干燥，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻 燃劑。實施例5，將450g粒徑為0. 08-1 μ m的氫氧化鎂微粉加入到800mL水中，在溫度為 50°C、攪拌速度為600rpm的條件下，攪拌30min，配成均勻分散的水相組分懸浮液；
將自由基聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，自由基聚合單體為甲基丙烯酸甲酯 320g，丙烯酸正丁酯115g，交聯(lián)劑為四甲基丙烯酸季戊四醇酯23g，引發(fā)劑為過氧苯甲酰 5g，在溫度為50°C、攪拌速度為600rpm的條件下，攪拌均勻，制成油相組分；將463g油相組分加入到水相組分懸浮液中，在溫度為50°C、攪拌速度為7000rpm 的條件下，攪拌形成均勻混合液；將混合液的溫度升至80°C，攪拌反應(yīng)5小時完成；停止攪拌，水循環(huán)降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以質(zhì) 量ISOOg的水沖洗氫氧化鎂膠囊3次后，在50°C真空烘箱中干燥，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻 燃劑。實施例6，將200g粒徑為0. 08-1 μ m的氫氧化鎂微粉加入到650mL水中，在溫度為 45°C、攪拌速度為300rpm的條件下，攪拌25min，配成均勻分散的水相組分懸浮液；將自由基聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，自由基聚合單體為丙烯酸正丁酯130g， 苯乙烯75g，交聯(lián)劑為二丙烯酸己二醇酯15g，引發(fā)劑為偶氮二異庚腈4g，在溫度為45°C、攪 拌速度為300rpm的條件下，攪拌均勻，制成油相組分；將224g油相組分加入到水相組分懸浮液中，在溫度為45°C、攪拌速度為IOOOOrpm 的條件下，攪拌形成均勻混合液；將混合液的溫度升至75°C，攪拌反應(yīng)3小時完成；停止攪拌，水循環(huán)降溫至室溫，過濾分離混合液，以質(zhì)量800g的水沖洗產(chǎn)物3次 后，在50°C真空烘箱中干燥，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑。實施例7，將500g粒徑為0. 08-1 μ m的氫氧化鎂微粉加入到1500mL水中，在溫度 為60°C、攪拌速度為950rpm的條件下，攪拌30min，配成均勻分散的水相組分懸浮液；將自由基聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，自由基聚合單體為甲基丙烯酸甲酯 360g，苯乙烯270g，交聯(lián)劑為三甲基丙烯酸丙三醇酯60g，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈12g，在溫 度為60°C、攪拌速度為950rpm的條件下，攪拌均勻，制成油相組分；將702g油相組分加入到水相組分懸浮液中，在溫度為60°C、攪拌速度為IOOOOrpm 的條件下，攪拌形成均勻混合液；將混合液的溫度升至67V，攪拌反應(yīng)5小時完成；停止攪拌，水循環(huán)降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以質(zhì) 量2500g的水沖洗氫氧化鎂膠囊4次后，在50°C真空烘箱中干燥，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻 燃劑。以上實施例中，丙烯酸(^ C6烷基酯還可以為丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸 異丙酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-己酯或丙烯酸3-己酯。甲基丙烯酸C1 C6烷基酯還可以為甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基 丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-己酯或甲基丙烯酸 3-己酯。交聯(lián)劑還可以為二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯丁二醇酯、二甲基丙烯酸己 二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丙二醇酯或四丙烯酸季戊四醇酯。將以上7個實施例制備的膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑應(yīng)用于EVA電纜料，與氫氧化 鎂進(jìn)行對比。EVA電纜料的塑料配方為阻燃劑100份、EVAlOO份、抗氧劑、相容劑和潤滑劑各一份。經(jīng)檢測，本發(fā)明阻燃劑與現(xiàn)有阻燃劑的技術(shù)指標(biāo)如下表
權(quán)利要求
膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于所述制備方法包括以下步驟(1)將氫氧化鎂微粉加入到水中，溫度控制在40 60℃，攪拌速度為300 950r/min，制成水相組分懸浮液；(2)將自由基體聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，攪拌均勻，制成油相組分，溫度控制在40 60℃，攪拌速度為300 950r/min；(3)然后將所制油相組分加入到水相組分懸浮液中，保持溫度40 60℃，并以攪拌速度7000 10000r/min攪拌均勻，得到混合液；(4)再將混合液的溫度升至61 90℃，攪拌反應(yīng)2～5小時；(5)停止攪拌，降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，以氫氧化鎂微粉質(zhì)量3～5倍的水沖洗氫氧化鎂膠囊2～5次后，得到氫氧化鎂膠囊濕餅；(6)將氫氧化鎂膠囊濕餅烘干，得到膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑。
2.如權(quán)利要求1所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于步驟(1) 中，氫氧化鎂微粉的粒徑為0. 08-1 μ m，水相組分懸浮液中氫氧化鎂微粉的質(zhì)量百分比為 21. 1-40%。
3.如權(quán)利要求1所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中， 油相組分中各成分的質(zhì)量百分比為自由基聚合單體86-94%、交聯(lián)劑5-11. 7%和引發(fā)劑 1-1. 8%。
4.如權(quán)利要求1所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中， 自由基聚合單體包括丙烯酸C1 C6烷基酯、甲基丙烯酸C1 C6烷基酯和苯乙烯中的至少一種。
5.如權(quán)利要求4所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于所述丙烯酸 C1-C6烷基酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙 烯酸異丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-己酯或丙烯酸3-己酯；
6.如權(quán)利要求4所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于所述甲基丙 烯酸C1 C6烷基酯為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異 丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-己酯或甲 基丙烯酸3-己酯。
7.如權(quán)利要求1所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中，交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯丁二醇酯、二甲基丙 烯酸己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、三甲基丙烯酸 丙三醇酯、三丙烯酸丙三醇酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯或二乙烯苯 中。
8.如權(quán)利要求1所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中， 引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或過氧苯甲酰。
9.如權(quán)利要求1所述膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中， 油相組分與水相組分懸浮液的質(zhì)量比為1 2.33-4.33。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑的制備方法，包括將氫氧化鎂微粉加入到水中，制成水相組分懸浮液，將自由基體聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，攪拌均勻，制成油相組分，將所制油相組分加入到水相組分懸浮液中，攪拌均勻，得到混合液，再將混合液的溫度升高，攪拌，降溫至室溫，過濾分離混合液，將氫氧化鎂膠囊分離出來，沖洗氫氧化鎂膠囊，得到氫氧化鎂膠囊濕餅，烘干后得到膠囊包覆氫氧化鎂阻燃劑，自由基體聚合單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑形成的包覆層與氫氧化鎂的結(jié)合力強。包覆層與高聚物基體材料相容性好，界面結(jié)合力大，氫氧化鎂微粉的分散均勻，氫氧化鎂和膠囊兩種組分的協(xié)同阻燃，阻燃效率高。
文檔編號C09C3/10GK101948637SQ20101027360
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者于萬永, 劉建華, 姜明亮, 張志鴻, 曹其貴, 王東, 王樂軍, 逄奉建 申請人:山東海龍股份有限公司