本發(fā)明屬于無機(jī)功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種核殼多級(jí)結(jié)構(gòu)磷鋁復(fù)合阻燃劑的制備方法。
技術(shù)背景
鋁系阻燃劑具有消煙、阻燃、填充等三大功能，是具有無毒、惰性、不會(huì)產(chǎn)生第二次的污染等優(yōu)良性能的材料，包括氫氧化鋁，擬薄水鋁石，勃姆石。它不僅有高白度值，而且具有高優(yōu)良的色度指標(biāo)，對(duì)著色遮蓋的影響小，產(chǎn)品的色調(diào)美觀；氫氧化鋁的來源豐富，價(jià)格也較低，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中其消耗量占無機(jī)阻燃劑總量的80％以上。在實(shí)際應(yīng)用中為了降低阻燃填充量，提高氫氧化鋁阻燃劑的阻燃效率，常將其與協(xié)效劑(b、sb、fe、si等的氧化物)共同使用產(chǎn)生協(xié)同阻燃效應(yīng)，如鋁系與硼化物，鋁系與蒙脫土，鋁系與磷系等。
與其他材料相比，鋁系阻燃劑的阻燃效率相較而言較低，為了達(dá)到ul94-v0阻燃級(jí)別，其填充量通常要高達(dá)60％以上，高的填充量會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性能顯著惡化，從而難以滿足使用要求。同時(shí)由于無機(jī)阻燃劑與聚合物具有較差的相容性，作為填料使用時(shí)較容易與基體發(fā)生相分離而產(chǎn)生“返霜”現(xiàn)象，降低了高分子復(fù)合材料的品質(zhì)。
因此，為了解決鋁系阻燃劑阻燃效率不高的難題，達(dá)到降低阻燃填料填充量的目的，同時(shí)提高阻燃填充劑與高聚物基體的相容性，本發(fā)明提供了一種成本低、操作簡(jiǎn)單合成以鋁系阻燃劑為核、花狀含磷、鋁化合物為殼的“核殼”多級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合阻燃劑的方法，所得阻燃劑顆粒具有阻燃劑與協(xié)效劑之間相互作用強(qiáng)、材料力學(xué)性能和阻燃性均較高等特點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種新型核殼多級(jí)結(jié)構(gòu)磷鋁復(fù)合阻燃劑的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
以商業(yè)鋁系阻燃劑為原料，隨后向研磨罐中加入一定比例的溶劑分散制備成漿液，將漿液在200-400r/min轉(zhuǎn)速下研磨2-5h,將漿液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)器中，加入一定量的溶劑稀釋漿液，在40～80℃下進(jìn)行攪拌，使氫氧化鋁顆粒分散均勻，再按一定比例向反應(yīng)器中滴加含磷的酸溶液，同時(shí)加大攪拌速度，使物料混合均勻并完全反應(yīng)，再經(jīng)過過濾和干燥過程，得到核殼多級(jí)結(jié)構(gòu)協(xié)效型磷鋁復(fù)合阻燃劑產(chǎn)品。其技術(shù)特征在于鋁系阻燃劑核的種類、顆粒粒度、溶劑組成、漿料固液比、磷系阻燃劑殼的磷源選擇、濃度和配方如下：
一種核殼多級(jí)結(jié)構(gòu)磷鋁復(fù)合阻燃劑的制備方法，步驟如下：
步驟1：以鋁系阻燃劑為原料，加入溶劑分散制備成漿液，將漿液在200-400r/min轉(zhuǎn)速下研磨2-6h；
其中，所述的鋁系阻燃劑和溶劑的固液質(zhì)量比為1：1～20；
步驟2：將研磨后的漿料，攪拌速度為100r/min～500r/min，溫度為40～80℃，攪拌10～60min；
步驟3：持續(xù)保持100r/min～600r/min攪拌速度，滴加含磷酸，反應(yīng)溫度為40～80℃，保持連續(xù)反應(yīng)3～10h；
其中，所述的鋁系阻燃劑與含磷酸間的物質(zhì)的量之比為10:1～10；
步驟4：過濾并用乙醇洗滌濾餅多次，干燥后即得到核殼多級(jí)結(jié)構(gòu)磷鋁復(fù)合阻燃劑。
所述的鋁系阻燃劑為氫氧化鋁、擬薄水鋁石的一種或兩種以上混合，粒度為800～10000目。
所述的溶劑為水、c1～c4醇中的一種或兩種以上混合。
所述的含磷酸為磷酸、多聚磷酸、偏磷酸、次磷酸、亞磷酸或焦磷酸。
本發(fā)明的有益效果：鋁系阻燃劑表面生成花狀含磷、鋁的化合物包覆層，從而顯著提升復(fù)合阻燃劑粒子的比表面積以及改善鋁系阻燃劑與塑料的相容性(提升其與聚合物基體的相互作用)，進(jìn)而改善復(fù)合材料力學(xué)性能；同時(shí)穩(wěn)定的花狀多級(jí)結(jié)構(gòu)外層能有效避免其在基體燃燒時(shí)游離遷移和聚集，使材料燃燒時(shí)不產(chǎn)生低落現(xiàn)象，提升復(fù)合材料的阻燃性能。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。
實(shí)施例1
取5000目氫氧化鋁粉末78g置于球磨罐中，加入300ml乙醇制成漿料，在200r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨4h，將漿料轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，再加入200ml乙醇，70℃下攪拌10min，再取23.059g磷酸，滴加到反應(yīng)器中，過程中加快攪拌速度，持續(xù)反應(yīng)4h冷卻至室溫，反應(yīng)完成后將產(chǎn)品過濾洗滌，干燥后即可得到蓬松的復(fù)合阻燃劑產(chǎn)品。將產(chǎn)品應(yīng)用于eva塑料中，填充量55wt％滿足阻燃ul94-v0級(jí)別。其性能優(yōu)于同等填充量氫氧化鋁阻燃劑。
表1磷鋁復(fù)合阻燃劑的ul94垂直燃燒測(cè)試
實(shí)施例2
取10000目勃姆石170g置于球磨罐中，加入300ml甲醇制成漿料，在300r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨3h，將漿料轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，再加入100ml甲醇，60℃下攪拌10min，再取101.379g聚磷酸，用100ml甲醇溶解滴加到反應(yīng)器中，過程中加快攪拌速度，持續(xù)反應(yīng)6h冷卻至室溫，反應(yīng)完成后將產(chǎn)品過濾洗滌，干燥后即可得到蓬松的復(fù)合阻燃劑產(chǎn)品。將產(chǎn)品應(yīng)用于eva塑料中，填充量55wt％滿足阻燃ul94-v0級(jí)別。其性能優(yōu)于同等填充量勃姆石阻燃劑。
實(shí)施例3
取2500目擬薄水鋁石103g置于球磨罐中，加入300ml甲醇制成漿料，在300r/min的轉(zhuǎn)速下，球磨6h，將漿料轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，再加入200ml甲醇，50℃下攪拌10min，再取69.2g磷酸，滴加到反應(yīng)器中，過程中加快攪拌速度，持續(xù)反應(yīng)8h冷卻至室溫，反應(yīng)完成后將產(chǎn)品過濾洗滌，干燥后即可得到蓬松的復(fù)合阻燃劑產(chǎn)品。將產(chǎn)品應(yīng)用于eva塑料中，填充量55wt％滿足阻燃ul94-v0級(jí)別。其性能優(yōu)于同等填充量氫氧化鋁阻燃劑。