一種磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種阻燃劑的制備方法，具體設及一種憐氮系化合物接枝水滑石阻燃 劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 無面阻燃劑一-有機憐氮化合物具有少煙、低毒、耐水解、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，水滑 石/聚合物復合材料是一種"綠色環(huán)保"的阻燃材料，與傳統(tǒng)填充聚合物相比，具有用量少、 成本低、阻燃效能高、發(fā)煙量少等優(yōu)點。結合兩者的優(yōu)勢，通過分子設計并合成出能實現 水滑石有機化的有機憐氮系化合物，該化合物與水滑石進行鍵聯反應，得到新型復合阻燃 劑一-憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑。與在聚合物中分別加入水滑石和常規(guī)有機阻燃劑 相比，運種新型復合阻燃劑不僅實現水滑石表面的有機化，有利于水滑石在高分子材料的 分散，而且使水滑石和有機阻燃劑更好地發(fā)揮協(xié)同效應，有利于高分子材料阻燃性能提高。 然而，在憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備中，由于水滑石是無機化合物，在有機溶劑 中分散很差，需加入大量的有機溶劑才能保證反應的順利進行，反應后需對有機溶劑進行 蒸饋回收，能耗很大，成本高，不利于工業(yè)化生產于應用。
[0003] 固相有機反應在有機合成中的應用近年來發(fā)展非常迅速，它具有無溶劑、節(jié)能、綠 色環(huán)保、操作簡便、并有利于提高收率、縮短反應時間，甚至可W實現某些在傳統(tǒng)條件下不 能進行的反應等優(yōu)點，因此作為實現"綠色化學"的一個重要途徑越來越引起人們的關注。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提供一種具有阻燃性的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑。 陽〇化]本發(fā)明還提供一種所述憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0007] 一種憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑，該阻燃劑是由含胺基的硅烷偶聯劑、氯憐 酸二苯醋與粉末狀的水滑石通過固相有機反應制得。
[0008] 本發(fā)明所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑，其組成含有憐氮系化合物和水滑 石，憐氮系化合物通過化學鍵接枝水滑石上。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的含胺基的硅烷偶聯劑選自3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷或3-氨丙基 Ξ乙氧基硅烷。
[0010] 一種所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備方法，將含胺基的硅烷偶聯劑 和氯憐酸二苯醋加入到水滑石中，分散均勻后在通氮氣的條件下20~100°C攬拌使其反應 2~6小時，得到憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑。本發(fā)明利用固相有機反應合成憐氮系化 合物接枝水滑石阻燃劑，不僅大大簡化了合成工藝，而且具有反應成本低、能耗小、無溶劑 等優(yōu)勢，為解決上述復合阻燃劑制備存在的問題提供了一種新的途徑。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的水滑石與含胺基的硅烷偶聯劑的投料質量比為1.0:0.03~ 0. 35,所述的含胺基的硅烷偶聯劑與氯憐酸二苯醋的投料物質的量比為1. 0 :1. 0~1. 7。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的含胺基的硅烷偶聯劑選自3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷或3-氨丙基 Ξ乙氧基硅烷。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的工藝條件中，攬拌速率為100~2000轉/分鐘，通入氮氣流率為 1~100立方米/小時。
[0014] 一種所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑在制備阻燃復合材料方面的應用，其 特征在于：憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑占阻燃復合材料總質量的12-18%。
[0015] 所述的阻燃復合材料由憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑與EVAW質量比為85 :15 的比例混合而成。
[0016] 與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現在如下幾方面：
[0017] 1、本發(fā)明所述的憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備過程中，硅烷偶聯劑的氨 基與憐酷氯反應生成副產物氯化氨，作為硅烷偶聯劑與水滑石表面徑基縮合反應的催化 劑，使硅烷偶聯劑通過固相反應接枝到水滑石表面，有利于水滑石表面憐氮系化合物接枝 率的提局；
[0018] 2、本發(fā)明所述的阻燃劑的制備方法采用了無溶劑反應體系，不僅簡化了合成工藝 路線，而且降低反應成本、減少能耗和污染物的排放；
[0019] 3、本發(fā)明所述的阻燃劑的制備方法利用固相接枝反應，有利于憐氮系化合物在水 滑石表面分散性的提高，增強了對高分子材料的阻燃效果，減少了阻燃劑在高分子材料的 使用量，降低了阻燃材料的成本；
[0020] 4、本發(fā)明所述的阻燃劑制備過程操作簡便，成本低廉且無溶劑，所得產物無需分 離，易于工業(yè)化生產。
【具體實施方式】
[0021] 下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發(fā) 明的實施并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落 入本發(fā)明保護范圍。
[0022] 在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設備和原料等 均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常 規(guī)方法。 陽〇2引實施例1
[0024]將lOOg水滑石加入到連有氮氣通入管的攬拌裝置中，在攬拌速率為2000轉/分 鐘的條件下，分別滴加10.Og3-氨丙基Ξ甲基氧基硅烷和13.Og氯憐酸二苯醋，在通入氮 氣流率為100立方米/小時條件下l〇(TC反應2小時，制得憐氮系化合物接枝水滑石阻燃 劑，收率為98. 5%。 陽〇2引 實施例2
[00%] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的合成操作同實施例1。水滑石與3-氨丙基Ξ乙 氧基硅烷的投料質量比為1. 0 :〇. 03,3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷與氯憐酸二苯醋的投料物質 的量比為1. 0 :1. 7,攬拌速率為800轉/分，反應溫度為50°C，反應時間為4小時，通入氮氣 流率為15立方米/小時，收率為98. 4%。
[0027]實施例3
[0028] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的合成操作同實施例1，本實施例采用3-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷、水滑石、氯憐酸二苯醋作為原料。水滑石與3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷的投 料質量比為1. 0 :〇. 35,3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷與氯憐酸二苯醋的投料物質的量比為1. 0 : 1. 0,攬拌速率為1200轉/分，反應溫度為80°C，反應時間為2. 5小時，通入氮氣流率為40 立方米/小時，收率為97.8%。
[0029] 實施例4
[0030] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的合成操作同實施例1，本實施例采用3-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷、水滑石、氯憐酸二苯醋作為原料。水滑石與3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷的投 料質量比為1.0:〇. 18,3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷與氯憐酸二苯醋的投料物質的量比為1.0: 1. 35,攬拌速率為650轉/分，反應溫度為45°C，反應時間為2小時，通入氮氣流率為50立 方米/小時，收率為98. 4%。 陽0川 實施例5
[0032] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的合成操作同實施例1，本實施例采用3-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷、水滑石、氯憐酸二苯醋作為原料。水滑石與3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷的投 料質量比為1.0:〇. 26,3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷與氯憐酸二苯醋的投料物質的量比為1.0: 1. 48,攬拌速率為550轉/分，反應溫度為30°C，反應時間為4. 5小時，通入氮氣流率為80 立方米/小時，收率為97. 7%。
[003引實施例6 :憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的應用
[0034] 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備操作同實施例1。將850g乙締-醋酸乙 締共聚物巧VA)和150g憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑放入高速分散機攬拌8分鐘，取出 后將上述混合物，經過雙螺桿擠出機（加工溫度范圍為130~150°C)擠出造粒，得到EVA/ 憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑復合材料，錐形量熱儀測量該復合材料阻燃性能的結果如 表1所不。
[0035]表1
[0036]
[0037]注：EVA/有機水滑石阻燃劑復合材料：有機水滑石與EVA的質量比為85 :15,有機 水滑石為十二烷基硫酸鋼有機化處理的水滑石，十二烷基硫酸鋼與水滑石質量比為8:2; EVA/憐氮系化合物接枝水滑石阻燃劑復合材料：憐氮系化合物接枝水滑石阻與EVA的質量 比為85 :15,憐氮系化合物與水滑石質量比為8 :2 ;上述所用的EVA樹脂為乙締-醋酸乙締 共聚物，醋酸乙締的質量含量為18%。
[0038] 通過表1可知，與EVA樹脂相比，添加了憐氮系化合物接枝水滑石的EVA/憐氮系 化合物接枝水滑石阻燃劑復合材料的熱釋放速率峰值降低了 68%，點燃時間延長了約19 秒，熱釋放總量、比消光面積平均值、質量損失平均速率均有不同程度下降，表明憐氮系化 合物接枝水滑石阻燃劑能有效提高EVA樹脂的阻燃性能，且其對EVA樹脂的阻燃作用優(yōu)于 同類阻燃劑產品十二烷基硫酸鋼有機化處理的水滑石。
[0039] W上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的 限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權項】
1. 一種磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑，其特征在于：該阻燃劑是由含胺基的硅烷偶 聯劑、氯磷酸二苯酯與粉末狀的水滑石通過固相有機反應制得。2. 根據權利要求1所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑，其特征在于：所述的含胺 基的硅烷偶聯劑選自3-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷。3. -種權利要求1所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備方法，其特征在于： 將含胺基的硅烷偶聯劑和氯磷酸二苯酯加入到水滑石中，分散均勻后在通氮氣的條件下 20~KKTC攪拌使其反應2~6小時，得到磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑。4. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述的水滑石與含胺基的硅烷偶聯 劑的投料質量比為1. 〇 :〇. 03~0. 35,所述的含胺基的硅烷偶聯劑與氯磷酸二苯酯的投料 物質的量比為1.0:1.0~1.7。5. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述的含胺基的硅烷偶聯劑選自 3-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷。6. 根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述的工藝條件中，攪拌速率為 100~2000轉/分鐘，通入氮氣流率為1~100立方米/小時。7. -種權利要求1所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑在制備阻燃復合材料方面 的應用，其特征在于：磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑占阻燃復合材料總質量的12-18%。8. 根據權利要求7所述的應用，其特征在于：所述的阻燃復合材料由磷氮系化合物接 枝水滑石阻燃劑與EVA以質量比為85 :15的比例混合而成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃劑的制備方法，具體涉及一種磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備方法。一種磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑，該阻燃劑是由含胺基的硅烷偶聯劑、氯磷酸二苯酯與粉末狀的水滑石通過固相有機反應制得。本發(fā)明所述的磷氮系化合物接枝水滑石阻燃劑的制備過程中，硅烷偶聯劑的氨基與磷酰氯反應生成副產物氯化氫，作為硅烷偶聯劑與水滑石表面羥基縮合反應的催化劑，使硅烷偶聯劑通過固相反應接枝到水滑石表面，有利于水滑石表面磷氮系化合物接枝率的提高。
【IPC分類】C08L23/08, C08K9/06, C08K3/26, C08K9/04
【公開號】CN105254923
【申請?zhí)枴緾N201510654206
【發(fā)明人】黃國波
【申請人】臺州學院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月11日