含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃eva的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA的制備方法。將殼聚糖溶解于鹽酸稀溶液中，得到帶正電荷的殼聚糖溶液；將植酸溶解于去離子水中，得到帶負電荷的植酸溶液；將帶負電荷的植酸溶液滴加至帶正電荷的殼聚糖溶液中，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物；將殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物與EVA熔融共混，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA材料。本發(fā)明制備工藝簡單，無需復雜的化學處理；所得殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物富含磷和氮元素，且可生物降解；所得EVA材料阻燃性能好，在鞋材、薄膜、電線電纜和玩具等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【專利說明】含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻燃材料的制備方法，尤其涉及一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)由乙烯和乙酸乙烯共聚制得，具有良好的柔韌性、抗沖擊性和透明性等，在鞋材、薄膜、電線電纜和玩具等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。然而，EVA易于燃燒，在很大程度上限制了其應(yīng)用。因此，對EVA進行有效的阻燃改性顯得尤為重要。
[0003]膨脹型阻燃劑是一種不含鹵素，以磷和氮為主要組成元素的阻燃劑。該類阻燃劑阻燃效果好，低煙且低毒，具有很好的發(fā)展前景。目前，研究者們往往通過化學合成的方法將磷和氮元素引入阻燃劑分子結(jié)構(gòu)中，往往需要復雜的合成工藝。
[0004]聚電解質(zhì)絡(luò)合物是由帶相反電荷的聚電解質(zhì)在水溶液中借助靜電作用力結(jié)合而成的物質(zhì)，其制備工藝簡單，無需復雜的化學處理。將含磷和氮元素的聚電解質(zhì)絡(luò)合，制備環(huán)境友好型膨脹型阻燃劑，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服背 景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA的制備方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA的制備方法，包括以下步驟:
(1)常溫下，向20-200重量份的去離子水中加入I重量份的殼聚糖，在50-1000r/min的速度下攪拌至均勻的懸浮液，然后加入0.5-5重量份l-5mol/L的鹽酸稀溶液，在50-1000r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液,采用l_5mol/L鹽酸稀溶液和l_5mol/L氫氧化鈉稀溶液將其PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶正電荷的殼聚糖溶液；
(2)常溫下，向20-200重量份的去離子水中加入I重量份的植酸，在50-1000r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用l_5mol/L鹽酸稀溶液和l-5mol/L氫氧化鈉稀溶液將其PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶負電荷的植酸溶液；
(3)常溫下，在50-1000r/min的速度攪拌下，將步驟(2)中制備的帶負電荷的植酸溶液滴加至步驟(1)中制備的帶正電荷的殼聚糖溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌至中性；60-100 °C條件下，真空干燥箱中干燥12-48 h，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物；
(4)將5-20重量份步驟(3)中制備的殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物和80-95重量份的EVA加入Thermo Haake轉(zhuǎn)矩流變儀中，在100-120 °C, 60-80 r/min條件下熔融共混
8-10min,得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA材料。
[0007]步驟(3)中所述得到的殼聚糖/植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物中植酸和殼聚糖的質(zhì)量比為 0.5-2:1。[0008]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明制備工藝簡單，無需復雜的化學處理；所得殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物富含磷和氮元素，且可生物降解；所得EVA材料阻燃性能好，在鞋材、薄膜、電線電纜和玩具等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0010]實施例中使用的殼聚糖、植酸、EVA、鹽酸和氫氧化鈉均為市購材料。其中，殼聚糖脫乙酰度為≥95%，粘度為100-200 mpa.s;植酸為50 wt %的水溶液，使用前先加入過量的無水乙醇使其沉淀，過濾收集沉淀物，真空干燥成白色粉末；EVA牌號為DuPond 150，美國杜邦公司，密度為0.957 g/cm3，熔體流動速率為43 g/10min, VA含量為32 %。
[0011]實施例中阻燃性能測試方法:微型錐形量熱儀(Govmark MCC-2,美國),氧氣流速設(shè)置為20 mL/min，氮氣流速設(shè)置為80 mL/min，樣品(3-5 mg)從100 °C以I V /sec的速度升溫至600 0C。PHRR:熱釋放速率峰值，單位W/g ；THR:總熱釋放量，單位kj/g。
[0012]實施例1: (I)常溫下，向20重量份的去離子水中加入I重量份的殼聚糖，在1000 r/min的速度下攪拌至均勻的懸浮液，然后加入5重量份5 mo I/L的鹽酸稀溶液，在1000 r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用5mol/L鹽酸稀溶液和5mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至0.5，得到帶正電荷的殼聚糖溶液。
[0013](2)常溫下，向20重量份的去離子水中加入I重量份的植酸，在1000 r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用5mol/L鹽酸稀溶液和5mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至0.5，得到帶負電荷的植酸溶液。
[0014](3)常溫下，在1000 r/min的速度攪拌下，將20重量份步驟(2)中制備的帶負電荷的植酸溶液滴加至10重量份步驟(1)中制備的帶正電荷的殼聚糖溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌至中性；60 °C條件下，真空干燥箱中干燥48 h，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物。
[0015](4)將5重量份步驟(3)中制備的殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物和95重量份的EVA加入Thermo Haake轉(zhuǎn)矩流變儀中，在100 V, 60 r/min條件下熔融共混8min,得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA材料。
[0016]阻燃性能測試結(jié)果見表1。
[0017]實施例2:
(I)常溫下，向200重量份的去離子水中加入I重量份的殼聚糖，在50 r/min的速度下攪拌至均勻的懸浮液，然后加入0.5重量份I mol/L的鹽酸稀溶液，在50 r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用I mol/L鹽酸稀溶液和I mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至5.0，得到帶正電荷的殼聚糖溶液。
[0018](2)常溫下，向200重量份的去離子水中加入I重量份的植酸，在50 r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用lmol/L鹽酸稀溶液和lmol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至5.0，得到帶負電荷的植酸溶液。
[0019](3)常溫下，在50 r/min的速度攪拌下，將200重量份步驟(2)中制備的帶負電荷的植酸溶液滴加至200重量份步驟(1)中制備的帶正電荷的殼聚糖溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌至中性；80 °C條件下，真空干燥箱中干燥18 h，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物。
[0020](4)將10重量份步驟(3)中制備的殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物和90重量份的EVA加入Thermo Haake轉(zhuǎn)矩流變儀中，在110 V, 70 r/min條件下熔融共混9min,得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA材料。
[0021]阻燃性能測試結(jié)果見表1。
[0022]實施例3:
(I)常溫下，向100重量份的去離子水中加入I重量份的殼聚糖，在500 r/min的速度下攪拌至均勻的懸浮液，然后加入3重量份3 mol/L的鹽酸稀溶液，在500 r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用3 mol/L鹽酸稀溶液和3 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至1.5，得到帶正電荷的殼聚糖溶液。
[0023](2)常溫下，向100重量份的去離子水中加入I重量份的植酸，在500 r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用3mol/L鹽酸稀溶液和3mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至1.5，得到帶負電荷的植酸溶液。
[0024](3)常溫下，在500 r/min的速度攪拌下，將50重量份步驟(2)中制備的帶負電荷的植酸溶液滴加至100重量份步驟(1)中制備的帶正電荷的殼聚糖溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌至中性；ioo °c條件下，真空干燥箱中干燥12 h，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物。
[0025](4)將20重量份步驟(3)中制備的殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物和80重量份的EVA加入Thermo Haake轉(zhuǎn)矩流變儀中，在120 V, 80 r/min條件下熔融共混IOmin,得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA材料。
[0026]阻燃性能測試結(jié)果見表1。
[0027]表1:各實施例中所得殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA材料的阻燃性能測試結(jié)果(其中空白樣為不加殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物時的EVA樣品)。
【權(quán)利要求】
1.含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)常溫下，向20-200重量份的去離子水中加入1重量份的殼聚糖，在50-1000r/min的速度下攪拌至均勻的懸浮液，然后加入0.5-5重量份l-5mol/L的鹽酸稀溶液，在50-1000r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液,采用l_5mol/L鹽酸稀溶液和l_5mol/L氫氧化鈉稀溶液將其PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶正電荷的殼聚糖溶液； (2)常溫下，向20-200重量份的去離子水中加入1重量份的植酸，在50-1000r/min的速度下攪拌至均勻透明的溶液，采用l_5mol/L鹽酸稀溶液和l-5mol/L氫氧化鈉稀溶液將其PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶負電荷的植酸溶液； (3)常溫下，在50-1000r/min的速度攪拌下，將步驟(2)中制備的帶負電荷的植酸溶液滴加至步驟(1) 中制備的帶正電荷的殼聚糖溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌至中性；60-100 °C條件下，真空干燥箱中干燥12-48 h，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物； (4)將5-20重量份步驟(3)中制備的殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物和80-95重量份的EVA加入Thermo Haake轉(zhuǎn)矩流變儀中，在100-120 °C, 60-80 r/min條件下熔融共混8-10min，得到殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃EVA的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述得到的殼聚糖和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物中植酸和殼聚糖的質(zhì)量比為.0.5~2:1 ο
【文檔編號】C08L5/08GK103951870SQ201410190567
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】張濤, 張寶悅, 陳飛, 王超琪 申請人:浙江理工大學