專利名稱：銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)阻燃劑，尤其是銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑的制備方法。
背景技術(shù)：
三氧化二銻是鹵素阻燃劑優(yōu)異的阻燃協(xié)效劑，與鹵素阻燃劑配合使用，能使阻燃效果顯著增強(qiáng)，然而添加三氧化二銻后，會(huì)使被阻燃物料的發(fā)煙量增加。同時(shí)，三氧化二銻中含有的鉛、砷等有害物質(zhì)對(duì)人體健康構(gòu)成潛在的危害。而且對(duì)三氧化二銻顆粒細(xì)度要求也越來(lái)越細(xì)，不僅可大大減少三氧化二銻的用量，提高阻燃性，而且發(fā)煙量也大大減少。
納米級(jí)三氧化二銻(平均粒徑d≤100nm)與微米級(jí)的三氧化二銻產(chǎn)品(GB/T4062-1998，粒徑0.3～2.5μm)相比，雖然具有納米材料的優(yōu)異性能，如比表面積大、表面活性中心多、有害雜質(zhì)含量極低、材料發(fā)煙量相對(duì)減少等，但其產(chǎn)品工業(yè)化以后，作為阻燃協(xié)效劑，一直沒(méi)用得到廣泛應(yīng)用，其中一個(gè)重要原因是價(jià)格過(guò)高，難以推廣，而且，當(dāng)粒度太細(xì)時(shí)由于粒子的靜電形成顆粒的凝聚，影響顆粒的均勻分散，使納米材料的優(yōu)越性不能充分發(fā)揮。
目前，沒(méi)有找到三氧化二銻理想的替代品，找到的替代品要么應(yīng)用范圍有限，要么性價(jià)比低，為此，人們采取將三氧化二銻與其它金屬氧化物或金屬鹽類進(jìn)行復(fù)配，形成一種既能提高阻燃效果，又能減少發(fā)煙量，且有利于環(huán)保的復(fù)合阻燃協(xié)效劑。
目前，無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃協(xié)效劑的制備方法，主要有機(jī)械混合法與化學(xué)共沉淀法兩大類?；瘜W(xué)共沉淀法需要增加較大的專用設(shè)備投資，有“三廢”產(chǎn)生，因此還需要增加處理“三廢”的投資，產(chǎn)品的成本亦較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的便是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種阻燃和抑煙效果好、有害物質(zhì)含量極低的銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑的制備方法，并且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，由此制得的產(chǎn)品可以替代三氧化二銻。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是以納米級(jí)三氧化二銻為原料，加入其他一種或兩種超細(xì)級(jí)阻燃劑顆粒及表面改性劑，利用納米顆粒比表面積巨大和宏觀量子隧道效應(yīng)去吸附其他顆粒；通過(guò)機(jī)械混合、攪拌，粒子之間發(fā)生摩擦，增強(qiáng)粒子的表面活性，使分子晶格發(fā)生位移、內(nèi)能增大，從而使粒子溫度升高，在機(jī)械力和磁力作用下，活性的粉體表面與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、附著，經(jīng)干燥、冷卻，即制得銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑。
本發(fā)明的實(shí)施方法是先將反應(yīng)釜預(yù)熱，使反應(yīng)釜保持在60-80℃溫度，然后依據(jù)一定量的納米級(jí)三氧化二銻(Sb2O3)，按配比換算出產(chǎn)品中其他組份(Zn、Mg、B中的一種或兩種超細(xì)級(jí)金屬化合物粉末原料)的加入量，通過(guò)送粉器，以一定的速度將不同的原料通過(guò)密封管道交叉輸送入反應(yīng)釜，進(jìn)行機(jī)械混和；根據(jù)設(shè)計(jì)工藝要求，控制好料柱高度及物料輸送速度，同時(shí)，將一定比例的表面改性劑稀釋、汽化后用噴霧法通過(guò)密封管道送入反應(yīng)釜中，再恒溫?cái)嚢?0min，充分混合均勻，經(jīng)冷卻、干燥后即制得銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑產(chǎn)品。表面改性劑一般為有機(jī)硅烷類、肽酸脂類改性劑，用量為0.2％～1％左右。
按以上方法制得的銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑包括兩類化合物復(fù)合體系，其中一類是由兩種化合物復(fù)合而成，例如Sb2O3-MH，Sb2O3-FB，另一類是由三種化合物復(fù)配而成，例如Sb2O3-FB-MH。本發(fā)明采用超細(xì)級(jí)硼酸鋅(2ZnO·3B2O3·3.5H2O，用FB表示)和阻燃型氫氧化鎂[Mg(OH)2，用MH表示]，MH和FB都具有阻燃、抑煙功能。
這些銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑加入到玻璃纖維增強(qiáng)的PBT工程塑料中，具有良好的阻燃、抑煙效果。例如在玻璃纖維增強(qiáng)PBT的阻燃改性工藝中，取PBT100phr、十溴二苯乙烷12phr，加入本發(fā)明的某種銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑4.4phr，經(jīng)阻燃改性的玻璃纖維增強(qiáng)PBT試樣的燃燒性能達(dá)到UL94-V0級(jí)，并且極大地減少了PBT燃燒時(shí)的發(fā)煙量。而不加該協(xié)效劑的對(duì)比試樣的燃燒性能僅能達(dá)到UL94-V2級(jí)，發(fā)煙量相對(duì)較大。
本發(fā)明的有益效果是將銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑合成工藝與現(xiàn)有納米級(jí)三氧化二銻生產(chǎn)工藝結(jié)合起來(lái)，適當(dāng)改變技術(shù)條件，即可生產(chǎn)多種銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑產(chǎn)品，既發(fā)揮了納米材料的特有性能，又充分利用了不同阻燃元素之間的協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合阻燃協(xié)效劑內(nèi)不同成分之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相互促進(jìn)。由本發(fā)明制得的產(chǎn)品與其他添加劑及基材樹脂有更好的相容性，分散性好，與鹵系阻燃劑構(gòu)成的復(fù)合阻燃體系有更佳的阻燃效果，可以極大地降低材料燃燒時(shí)的發(fā)煙量，從而能更有效地保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全；由其制得的產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度等物理機(jī)械性能得到增強(qiáng)；鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻等歐盟環(huán)保禁令所涉及的有害物質(zhì)的含量極低，重金屬元素鉛在終端產(chǎn)品中的含量與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，降低了30％～40％，同時(shí)也有效地降低了人類在使用電子電氣產(chǎn)品的過(guò)程中，有害物質(zhì)對(duì)人體潛在的危害；通過(guò)對(duì)三氧化二銻產(chǎn)品的性能進(jìn)行改善，使其整體用量比常規(guī)用量減少30％-40％，這對(duì)節(jié)約我國(guó)寶貴而有限的銻資源具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義；應(yīng)用范圍廣泛，尤其適用于加工工藝較為苛刻的工程塑料的阻燃改性，克服了有些復(fù)合阻燃劑受生產(chǎn)工藝限制應(yīng)用范圍狹窄的不足；整個(gè)生產(chǎn)流程基本處于密封狀態(tài)，無(wú)“三廢”污染；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，使生產(chǎn)成本得以大幅降低，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，與類似產(chǎn)品相比，成本相對(duì)較低，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式基于上述實(shí)施方法，現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的具體實(shí)施方案。如下列出三個(gè)實(shí)施例作為本發(fā)明的補(bǔ)充，其中相關(guān)的實(shí)施例均可達(dá)到本發(fā)明方法的要求，但實(shí)施例中的數(shù)據(jù)不一定是最佳的數(shù)值。
實(shí)例1Sb2O3-FB銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑按Sb2O3∶FB的份數(shù)比為3∶1.5換算后稱取納米級(jí)三氧化二銻(Sb2O3)與FB，啟動(dòng)反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜預(yù)熱至60℃左右，以一定速度按配比交叉加入一定量的Sb2O3)與FB，將0.2％的KH-550表面改性劑以4倍的純水稀釋、汽化后噴入反應(yīng)釜，恒溫?cái)嚢?0min后冷卻、干燥，然后計(jì)量、包裝入庫(kù)，即得Sb2O3-FB銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑。
將該產(chǎn)品4.4phr及12phr十溴二苯乙烷加入100phr玻璃纖維增強(qiáng)PBT(含玻璃纖維23.6％，下同)中，燃燒性能達(dá)到UL-94V0級(jí)，發(fā)煙量極少，產(chǎn)品通過(guò)SGS檢測(cè)(Hg+Pb+Cr6++Cd≤100ppm)。
實(shí)例2Sb2O3-FB-MH銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑按Sb2O3∶FB∶MH的份數(shù)比為6∶2∶1換算后稱取納米級(jí)三氧化二銻(Sb2O3)、FB、MH，啟動(dòng)反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜預(yù)熱至60℃左右，以一定速度按配比交叉加入一定量的Sb2O3、FB、MH，將0.2％的KH-550表面改性劑以4倍的純水稀釋、汽化后噴入反應(yīng)釜，恒溫?cái)嚢?0min后冷卻、干燥，即得Sb2O3-FB-MH銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑。
將該產(chǎn)品4.4phr及12phr十溴二苯乙烷加入100phr玻璃纖維增強(qiáng)PBT中，燃燒性能達(dá)到UL-94V0級(jí)，發(fā)煙量極少，產(chǎn)品通過(guò)SGS檢測(cè)(Hg+Pb+Cr6++Cd≤100ppm)。
實(shí)例3Sb2O3-MH銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑按Sb2O3∶MH的份數(shù)比為3∶1換算后稱取納米級(jí)三氧化二銻(Sb2O3)、MH，啟動(dòng)反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜預(yù)熱至60℃左右，以一定速度按配比交叉加入一定量的Sb2O3、MH，將0.2％的KH-550表面改性劑以4倍的純水稀釋、汽化后噴入反應(yīng)釜，恒溫?cái)嚢?0min后冷卻、干燥，即得Sb2O3-MH銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑。
將該產(chǎn)品4.4phr及12phr十溴二苯乙烷加入100phr玻璃纖維增強(qiáng)PBT中，燃燒性能達(dá)到UL-94V0級(jí)，發(fā)煙量極少，產(chǎn)品通過(guò)SGS檢測(cè)(Hg+Pb+Cr6++Cd≤100ppm)。
權(quán)利要求
1.一種銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑的制備方法。其特征在于利用納米級(jí)三氧化二銻為原料，加入B、Zn、Mg中的任一種或兩種超細(xì)級(jí)金屬化合物粉末原料，利用納米顆粒比表面積大、表面活性中心多、吸附能力強(qiáng)的特性，在一定溫度條件下，通過(guò)機(jī)械混合、顆粒表面改性，使不同顆粒相互吸附，混合均勻，制得銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于按以下所列配方(phr，份數(shù)比)換算，得出復(fù)合阻燃協(xié)效劑各組分的加入量。具體配方如下①Sb2O3-FB，Sb2O3∶FB為3∶1.5；②Sb2O3-MH，Sb2O3∶MH為3∶1③Sb2O3-FB-MH，Sb2O3∶FB∶MH為6∶2∶全文摘要
本發(fā)明涉及銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑及其制備方法。本發(fā)明采用納米級(jí)三氧化二銻為原料，使之和其它超細(xì)級(jí)阻燃劑、抑煙劑金屬化合物均勻混合，制得顆粒超細(xì)的、有害雜質(zhì)極低的銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑，既充分發(fā)揮了納米材料的特有優(yōu)異性能，又合理利用了不同阻燃元素之間的協(xié)同阻燃、抑煙效應(yīng)，不僅挖掘了原有設(shè)備潛力，而且增加了企業(yè)的產(chǎn)品品種。所制得的銻基納米復(fù)合阻燃協(xié)效劑包括兩種化合物復(fù)合體系和三種化合物復(fù)合體系，將其加入玻璃纖維增強(qiáng)PBT中作為阻燃協(xié)效劑，制品達(dá)到UL94－V
文檔編號(hào)C09K21/02GK101020825SQ200610033668
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者賈勁松 申請(qǐng)人:賈勁松