一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，包括以下步驟：1)配制次磷酸鈉水溶液；2)配制硫酸鋁水溶液；3)制備有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁：先在次磷酸鈉溶液中加入分散劑，然后將硫酸鋁水溶液緩慢滴加到次磷酸鈉溶液中，繼續(xù)攪拌0～3h；4)向反應(yīng)溶液中加入醇解一定時(shí)間的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌0～1h后冷卻至室溫，洗滌并以一定濃度氯化鋇溶液檢驗(yàn)濾液，待濾液中不再有白色沉淀產(chǎn)生，再放置在烘箱中烘干，得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品。本發(fā)明采用有機(jī)硅作為改性劑，使有機(jī)硅改性次磷酸鋁與高分子化合物更緊密結(jié)合在一起，提高阻燃劑與高分子材料間的界面結(jié)合力，反應(yīng)條件溫和、并且產(chǎn)率高，從而更加適于產(chǎn)業(yè)化。
【專利說明】
一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于無機(jī)阻燃材料的制備領(lǐng)域，涉及無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)工程塑料如PBT及PA等的阻燃通常采用鹵系阻燃體系，但是因?yàn)楹u化合物所阻燃材料在燃燒時(shí)可能產(chǎn)生PBDD (多溴代二苯并二噁英)和PBDF (多溴代二苯并呋喃)等有毒物質(zhì)、且通常發(fā)煙量較大，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家正逐漸被無齒阻燃劑所替代，而被人們給予厚望的IFR膨脹阻燃體系，也因?yàn)楸旧泶嬖谖鼭裥暂^大、熱穩(wěn)定系不佳等問題尚未大量用于塑料的阻燃。
[0003]次磷酸鋁作為磷系阻燃劑中的一種，其含磷量較高，具有熱穩(wěn)定性好、水解穩(wěn)定性好、阻燃效力高等優(yōu)點(diǎn)，在加工中不引起聚合物的分解，也不影響塑料模制組合物，可應(yīng)用在PP，PA6，PBT等改性塑料上，有良好的阻燃效果，采用凝聚相阻燃機(jī)理，相對(duì)于其它的磷系阻燃劑具有熱穩(wěn)定性高、添加量小、吸濕性小等特點(diǎn)；作為一種功能型填料添加到塑料中，粒徑越小，在材料中的分散性更好、添加量更小、這樣就能在不影響材料力學(xué)性能的前提下提尚阻燃效率。
[0004]傳統(tǒng)方法合成所得次磷酸鋁粒徑較大，添加到材料中用量也大，對(duì)材料力學(xué)性能有嚴(yán)重影響；在次磷酸鋁合成工藝中加入高效分散劑，分散劑的親水基團(tuán)可以與次磷酸鋁的極性基團(tuán)相互作用，從而能夠吸附到次磷酸鋁的顆粒表面，阻止產(chǎn)物粒徑的增長(zhǎng)。而次磷酸鋁是一種無機(jī)化合物，與有機(jī)高分子材料的相容性較差，為了進(jìn)一步增加其與高分子材料的相容性，可以對(duì)其進(jìn)行表面改性處理;常用有機(jī)硅對(duì)無機(jī)添加物進(jìn)行改性，有機(jī)硅醇解后，可在無機(jī)物表面進(jìn)行縮聚反應(yīng)，形成網(wǎng)狀薄膜，含有機(jī)基團(tuán)的一端暴露在外，從而可提高改性產(chǎn)物與有機(jī)高分子材料的相容性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，該方法在不影響次磷酸鋁合成收率的前提下大幅度降低了次磷酸鋁的粒徑。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下方式來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，具體包括以下步驟:
[0008]I)配制次磷酸鈉水溶液:將次磷酸鈉溶于水中制備成濃度為10?90wt %的次磷酸鈉溶液；
[0009]2)配制硫酸鋁水溶液:將硫酸鋁溶于水中制備成濃度為10?80wt%的硫酸鋁水溶液；
[0010]3)制備超細(xì)次磷酸鋁:先將步驟I)所得次磷酸鈉的水溶液置為底液，邊攪拌邊加熱，待底液溫度上升至50?95 °C后，向其加入濃度為0.1?5 %的分散劑，保持溫度繼續(xù)攪拌；隨后將步驟2)所得硫酸鋁溶液緩慢滴加到次磷酸鈉溶液中，并進(jìn)行攪拌速度為50?500r/min的攪拌直至滴加完成，然后再繼續(xù)攪拌O?3h;
[0011]4)制備有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁:向步驟3)反應(yīng)后的溶液中加入醇解一定時(shí)間的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌O?Ih，然后冷卻至室溫，洗滌并以一定濃度氯化鋇溶液檢驗(yàn)濾液，待濾液中不再有白色沉淀產(chǎn)生，再放置在烘箱中烘干，得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品。
[0012]所述步驟3)次磷酸鈉溶液中次磷酸鈉和硫酸鋁溶液中硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為0.1 ?10。
[0013]所述步驟3)中硫酸鋁溶液滴加到次磷酸鈉溶液的滴加速度為l-50g/min。
[0014]所述步驟3)中的分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯的一種或多種。
[0015]所述步驟4)中的醇解時(shí)間為0.5?2h，醇解用的溶劑為甲醇或乙醇;烘箱中烘干時(shí)間為3?1h，溫度設(shè)置為50?200度。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:本發(fā)明通過在一定反應(yīng)溫度條件下，使一定濃度的硫酸鋁溶液以適宜速率滴加到一定濃度的次磷酸鈉溶液中，并在其中添加分散劑從而影響其沉淀結(jié)晶反應(yīng)過程，從而制備出具有微小粒徑的超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用有機(jī)硅作為改性劑，使有機(jī)硅改性次磷酸鋁與高分子化合物更緊密地結(jié)合在一起，進(jìn)一步改善阻燃材料的各項(xiàng)機(jī)械力學(xué)性能，通過表面改性，降低其表面勢(shì)能，改善親油性，超細(xì)的次磷酸鋁粉體更有利于在高分子基體材料中的分散，減少用量，提高阻燃劑與高分子材料間的界面結(jié)合力，反應(yīng)條件溫和、并且產(chǎn)率高，從而更加適于產(chǎn)業(yè)化。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]配制濃度為30%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為50%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至85度后，加入分散劑2g，繼續(xù)攪拌加熱，待溫度升至95度時(shí)，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為100r/min，滴加速度為20g/min，滴加完成后繼續(xù)保持95度料溫反應(yīng)30min，然后向其中滴加醇解0.5h質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 %的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌0.5h，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5 %的BaCl2溶液檢驗(yàn)，待濾液沒有白色沉淀產(chǎn)生，烘干得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品，收率為98 %，平均粒徑為4.1微米。
[0020]實(shí)施例2
[0021]配制濃度為35%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為55%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至90度后，加入分散劑2g，繼續(xù)攪拌加熱，待溫度升至95度時(shí)，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為200r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續(xù)保持95度料溫反應(yīng)30min，然后向其中滴加醇解Ih質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50 %的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌0.5h，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5 %的BaCl2溶液檢驗(yàn)，待濾液沒有白色沉淀產(chǎn)生，烘干得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品，收率為99 %，平均粒徑為3.5微米。
[0022]實(shí)施例3
[0023]配制濃度為40%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至90度后，加入分散劑3g，繼續(xù)攪拌加熱，待溫度升至95度時(shí)，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為400r/min，滴加速度為5g/min，滴加完成后繼續(xù)保持95度料溫反應(yīng)lOmin，然后向其中滴加醇解0.5h質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌Ih，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5%的BaCl2溶液檢驗(yàn)，待濾液沒有白色沉淀產(chǎn)生，烘干得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品，收率為97 %，平均粒徑為3.3微米。
[0024]實(shí)施例4
[0025]配制濃度為40%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至95度后，加入分散劑3g，繼續(xù)攪拌1min，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為500r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續(xù)保持95度料溫反應(yīng)30min，然后向其中滴加醇解0.5h質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50 %的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌0.5h，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5%的BaCl2溶液檢驗(yàn)，待濾液沒有白色沉淀產(chǎn)生，烘干得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品，收率為98%，平均粒徑為2.1微米。
[0026]實(shí)施例5
[0027]配制濃度為40 %的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60 %的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至95度后，加入分散劑3g，繼續(xù)攪拌1min，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為600r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續(xù)保持95度料溫反應(yīng)1min，然后向其中滴加醇解Ih質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70 %的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌lh，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5%的BaCl2溶液檢驗(yàn)，待濾液沒有白色沉淀產(chǎn)生，烘干得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品，收率為97%，平均粒徑為3.3微米。
[0028]實(shí)施例6
[0029]普通未改進(jìn)一般粒徑次磷酸鋁的合成:配制濃度為40%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60 %的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至95度并保持溫度攪拌1min，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為500r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續(xù)保持95度料溫反應(yīng)30min，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5 %的BaCl2溶液檢驗(yàn)，待濾液沒有白色沉淀產(chǎn)生，烘干得到普通未改性次磷酸鋁產(chǎn)品，收率為99%，平均粒徑為17微米。
[0030]以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，再次聲明，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也列入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:具體包括以下步驟: 1)配制次磷酸鈉水溶液:將次磷酸鈉溶于水中制備成濃度為10?90wt%的次磷酸鈉溶液； 2)配制硫酸鋁水溶液:將硫酸鋁溶于水中制備成濃度為10?SOwt%的硫酸鋁水溶液； 3)制備超細(xì)次磷酸鋁:先將步驟I)所得次磷酸鈉的水溶液置為底液，邊攪拌邊加熱，待底液溫度上升至50?95 °C后，向其中加入濃度為0.1?5 %的分散劑，保持溫度繼續(xù)攪拌;隨后將步驟2)所得硫酸鋁溶液緩慢滴加到次磷酸鈉溶液中，保持?jǐn)嚢杷俣葹?0?500r/min直至滴加完成，然后再繼續(xù)攪拌O?3h; 4)制備有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁:向步驟3)反應(yīng)后的溶液中加入醇解一定時(shí)間的有機(jī)硅溶液，繼續(xù)攪拌O?Ih，然后冷卻至室溫，洗滌并以一定濃度氯化鋇溶液檢驗(yàn)濾液，待濾液中不再有白色沉淀產(chǎn)生，再放置在烘箱中烘干，得到有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟3)次磷酸鈉溶液中次磷酸鈉和硫酸鋁溶液中硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為0.1?10。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟3)中硫酸鋁溶液滴加到次磷酸鈉溶液的滴加速度為I _50g/min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟3)中的分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟4)中的醇解時(shí)間為0.5?2h，醇解用的溶劑為甲醇或乙醇。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)硅改性超細(xì)次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述烘箱中烘干時(shí)間為3?I Oh，溫度設(shè)置為50?200度。
【文檔編號(hào)】C09C1/40GK105860594SQ201610303560
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】黃劍, 陳榮義, 袁明強(qiáng), 練杰
【申請(qǐng)人】什邡市太豐新型阻燃劑有限責(zé)任公司