改性次磷酸鋁的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于阻燃劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種改性次磷酸鋁的制備方法。將次磷酸鈉溶于水中制備次磷酸鈉溶液，同時加入磷酸酯，高速攪拌溶解；將氯化鋁及聚乙二醇溶解于水中，制備氯化鋁溶液；在10-30℃、常壓、高速攪拌下，將氯化鋁溶液加入到次磷酸鈉溶液內(nèi)，緩慢攪拌反應(yīng)，獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機離心，用水洗滌，干燥即得改性次磷酸鋁。本發(fā)明制備的改性次磷酸鋁能優(yōu)良地分散在高分子材料中，明顯地改善了高分子材料的力學性能及阻燃性能，維持樹脂的電學性質(zhì)；制備方法工藝簡單，無需升溫及反應(yīng)溶液pH值調(diào)節(jié)，產(chǎn)率高達98.0％以上，無污染且環(huán)保。
【專利說明】改性次磷酸鋁的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于阻燃劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種改性次磷酸鋁的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]次磷酸鋁阻燃劑含磷量高、熱穩(wěn)定性好、阻燃效率高，在加工中不引起聚合物的分解，通常條件下不揮發(fā)，使其應(yīng)用產(chǎn)品具有較高的熱穩(wěn)定性。但是，目前工藝制備的次磷酸鋁粒徑一在30至50微米之間，顆粒較大，而且易聚集，分散性不好，在橡塑阻燃中應(yīng)用時，需要通過機械粉碎將次磷酸鋁粉碎至超細粉末，在此過程中易產(chǎn)生粉塵，對安全生產(chǎn)帶來威脅。另一方面次磷酸鋁是無機鹽，表面帶有電荷，親水疏油，與高分子材料共混時在材料中難以均勻分散，導(dǎo)致材料力學性能迅速惡化。為了改善次磷酸鋁在高分子材料中的分散性，必須增加次磷酸鋁的親油性及降低其粒徑。
[0003]目前次磷酸鋁改性及應(yīng)用方面的研究仍較少。傳統(tǒng)液相合成是制備超細粉體的主要方法之一，但也存在著顆粒粒徑分布廣、難以控制，團聚嚴重，單分散性較差的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種改性次磷酸鋁的制備方法，工藝簡單、無污染、環(huán)?；?；制備的改性次磷酸鋁改善其親油性，提高它在高分子材料中的分散能力，提高細度、分散性和相容性。
[0005]本發(fā)明所述的改性次磷酸鋁的制備方法，步驟如下:
[0006](I)將次磷酸鈉溶于水中制備次磷酸鈉溶液，同時加入磷酸酯，高速攪拌溶解；將氯化鋁及聚乙二醇溶解于水中，制備氯化鋁溶液；
[0007](2)在10-30°C、常壓、高速攪拌下，將氯化鋁溶液加入到次磷酸鈉溶液內(nèi)，緩慢攪拌反應(yīng)，獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機離心，用水洗滌，干燥即得改性次磷酸鋁。
[0008]步驟(I)中所述的次磷酸鈉溶液的質(zhì)量分數(shù)為40-60%。
[0009]步驟(I)中所述的磷酸酯的質(zhì)量為次磷酸鈉質(zhì)量的1-1.5%。
[0010]步驟(I)中所述的聚乙二醇的質(zhì)量為氯化招質(zhì)量的3-5%。
[0011]步驟(I)中所述的氯化鋁溶液的質(zhì)量分數(shù)為20-30%。
[0012]步驟(2)中所述的次磷酸鈉溶液中的次磷酸鈉和氯化鋁溶液中的氯化鋁的摩爾比為 3.1-3.5:1。
[0013]步驟(2)中所述的氯化鋁溶液以霧狀形式噴入次磷酸鈉溶液內(nèi)，噴灑過程保持在2-3小時完成。
[0014]步驟⑵中所述的緩慢攪拌反應(yīng)的攪拌速度為50_100r/min，時間為1_2小時。
[0015]步驟⑵中所述的離心時間為40-60分鐘，洗滌次數(shù)為2-3次，干燥溫度為105-180°C。
[0016]所述的高速攪拌的攪拌速度為1500-2000r/min。
[0017]本發(fā)明反應(yīng)原理次磷酸鈉易溶于水、水溶液呈弱堿性，氯化鋁的水溶液呈酸性，反應(yīng)過程保持次磷酸鈉過量，氯化鋁不足，反應(yīng)得以向正方向進行，順利生成次磷酸鋁。在反應(yīng)前期加入表面改性劑磷酸酯，同時將聚乙二醇作為分散劑加入氯化鋁溶液中，可以抑制氯化鋁團聚，使氯化鋁溶液形成均一溶液。本發(fā)明反應(yīng)不需要升溫加熱，在高速攪拌下次磷酸鈉與氯化鋁反應(yīng)后；緩慢攪拌沉降1-2小時，即可離心過濾。一次性完成對次磷酸鋁表面的有機處理及粉體細微化處理。
[0018]本發(fā)明采用常溫常壓下將氯化鋁溶液以霧狀形式噴入次磷酸鈉溶液內(nèi)，高速攪拌混合反應(yīng)。得到的次磷酸鋁產(chǎn)品顆粒粒徑小，粒徑分布窄。
[0019]本發(fā)明制得的改性次磷酸鋁，以磷酸酯為改性劑，以聚乙二醇為分散劑，在反應(yīng)前期加入，以氯化鋁和次磷酸鈉作為原料，常溫常壓制成。
[0020]本發(fā)明以磷酸酯為改性劑，以聚乙二醇為分散劑，磷酸酯與聚乙二醇并用，可以起到很好的協(xié)同效果:聚乙二醇分子中都含有親水和疏水基團，可以降低水的表面張力，有助于水對固體的潤濕，使顆粒屏蔽免受電解質(zhì)引起的絮凝或凝聚作用，給予分散體系以穩(wěn)定性。磷酸酯于次磷酸鋁的表面形成包覆膜，呈現(xiàn)表面有機性，改進次磷酸鋁與高聚物(如聚丙烯)的界面親和性，改善其在有機高聚物基料中的分散狀態(tài)。同時，磷酸酯有一定的阻燃效果，可作為阻燃劑中的協(xié)效劑，更是大大提高了次磷酸鋁在添加后的阻燃效果。
[0021]磷酸酯與聚乙二醇偶聯(lián)劑起到協(xié)同作用，使改性次磷酸鋁與高分子化合物更緊密地結(jié)合在一起，進一步提高材料的各項機械力學性能，這是單獨使用磷酸酯偶聯(lián)劑處理難以達到的。
[0022]本發(fā)明制備得到的改性次磷酸鋁親油性能優(yōu)良、粒度(D50)在5?10微米之間，粒徑較小及粒徑分布較窄，無需再粉碎就可滿足一般高分子材料添加劑對粒度的要求，還可降低阻燃劑的用量。改善了次磷酸鋁在高分子材料中的分散性，小粒徑的次磷酸鋁增大阻燃劑與材料的接觸面以提高相容性，磷酸酯具有一定的阻燃性、熱和氧化穩(wěn)定性，還可降低阻燃劑的用量，次磷酸鋁表面經(jīng)過改性處理后，與不加改性劑，直接以次磷酸鈉和氯化鋁作為原料制成的次磷酸鋁，粒徑更細，流動性和相容性，阻燃性均有所提高。
[0023]本發(fā)明制備得到的改性次磷酸鋁325目篩余率為彡0.2%，由于325目篩子相當于45微米，而高分子材料對所用的次磷酸鋁的要求為大于45 μ m的粒子應(yīng)< 2%。所以本發(fā)明制備得到的改性次磷酸鋁遠遠滿足高分子材料對功能性助劑的要求。粉體粒徑小，但不見得篩余物會低，因為粉末有些流動性不好，篩不下，相應(yīng)的篩余物就高。而本發(fā)明改性次磷酸鋁325目篩余率(％ )為0.1-0.2，表明制備得到的改性次磷酸鋁具有很高的流動性。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0025](I)本發(fā)明采用磷酸酯與聚乙二醇作為改性劑并用，可以起到很好的協(xié)同效果，使改性次磷酸鋁與高分子化合物更緊密地結(jié)合在一起，進一步提高材料的各項機械力學性能。通過表面改性，降低其表面勢能，改善親油性，提高它在高分子材料中的分散能力。產(chǎn)品表面經(jīng)過改性處理后，細度高分散性相容性均有所提高。
[0026](2)本發(fā)明制備的改性次磷酸鋁能優(yōu)良地分散在高分子材料中，明顯地改善了高分子材料的力學性能及阻燃性能，維持樹脂的電學性質(zhì)。
[0027](3)本發(fā)明制備方法，工藝簡單，無需升溫及反應(yīng)溶液pH值調(diào)節(jié)，產(chǎn)率高達98.0%以上，無污染且環(huán)保。

【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0029]實施例1
[0030]將318g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至600ml，加入3.2g磷酸酯；將128g氯化鋁與3.Sg聚乙二醇溶于水中，稀釋至400ml ;在溫度10°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用2小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為60r/min，保持2小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心50分鐘，用水洗滌2次，105°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為98.1%，D50為6.3 μ m，325目篩余率為0.13%。
[0031]實施例2
[0032]將280g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至650ml，加入3.4g磷酸酯；將105g氯化鋁與4.2g聚乙二醇溶于水中，稀釋至450ml ;在溫度30°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用2.5小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速1800r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為50r/min，保持1.5小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心60分鐘，用水洗滌2次，160°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為98.5%，D50為9 μ m, 325目篩余率為0.18%。
[0033]實施例3
[0034]將360g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至600ml，加入4.7g磷酸酯；將145.7g氯化鋁與4.4g聚乙二醇溶于水中，稀釋至500ml ;在溫度26°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用2小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速1600r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為80r/min，保持2小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心40分鐘，用水洗滌3次，180°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為98.3%，D50為8 μ m，325目篩余率為0.13%。
[0035]實施例4
[0036]將312g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至750ml，加入4.7g磷酸酯；將126g氯化鋁與4.4g聚乙二醇溶于水中，稀釋至420ml ;在溫度18°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用3小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速1600r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為80r/min，保持2小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心60分鐘，用水洗滌3次，180°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為98.4%, D50為7.3 μ m，325目篩余率為0.16%。
[0037]實施例5
[0038]將310g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至550ml，加入3.1g磷酸酯；將117g氯化鋁與5.3g聚乙二醇溶于水中，稀釋至580ml ;在溫度25°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用3小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速2000r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為lOOr/min，保持1.5小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心40分鐘，用水洗滌2次，120°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為99.5%，D50為5.6 μ m，325目篩余率為0.1%。
[0039]實施例6
[0040]將380g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至650ml，加入4.6g磷酸酯；將150g氯化鋁與7.5g聚乙二醇溶于水中，稀釋至600ml ;在溫度12°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用3小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速2000r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為50r/min，保持2小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心50分鐘，用水洗滌3次，120°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為98.0%，D50為9.1 μ m，325目篩余率為0.2%。
[0041]實施例7
[0042]將300g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至700ml，加入4.2g磷酸酯；將121g氯化鋁與6.1g聚乙二醇溶于水中，稀釋至460ml ;在溫度15°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用2小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速1500r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為60r/min，保持2小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心60分鐘，用水洗滌2次，150°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為98.5%，D50為5.9 μ m，325目篩余率為0.11%。
[0043]實施例8
[0044]將360g次磷酸鈉溶于水中，高速攪拌溶解，稀釋至650ml，加入4.7g磷酸酯；將129.1g氯化鋁與5.2g聚乙二醇溶于水中，稀釋至590ml ;在溫度22°C下，將氯化鋁溶液緩慢的以霧狀形態(tài)加入次磷酸鈉溶液中，用3小時加完，過程中攪拌轉(zhuǎn)速1800r/min，加料完畢，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為lOOr/min，保持I小時；獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機，離心40分鐘，用水洗滌3次，180°C干燥即得改性次磷酸鋁；產(chǎn)率為99.4%，D50為6.0 μ m，325目篩余率為0.13%。
【權(quán)利要求】
1.一種改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟如下: (1)將次磷酸鈉溶于水中制備次磷酸鈉溶液，同時加入磷酸酯，高速攪拌溶解；將氯化鋁及聚乙二醇溶解于水中，制備氯化鋁溶液； (2)在10-30°C、常壓、高速攪拌下，將氯化鋁溶液加入到次磷酸鈉溶液內(nèi)，緩慢攪拌反應(yīng)，獲得含次磷酸鋁的濁液；將上述濁液打入離心機離心，用水洗滌，干燥即得改性次磷酸招。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的次磷酸鈉溶液的質(zhì)量分數(shù)為40-60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的磷酸酯的質(zhì)量為次磷酸鈉質(zhì)量的1-1.5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的聚乙二醇的質(zhì)量為氯化招質(zhì)量的3-5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的氯化鋁溶液的質(zhì)量分數(shù)為20-30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的次磷酸鈉溶液中的次磷酸鈉和氯化鋁溶液中的氯化鋁的摩爾比為3.1-3.5:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的氯化鋁溶液以霧狀形式噴入次磷酸鈉溶液內(nèi)，噴灑過程保持在2-3小時完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的緩慢攪拌反應(yīng)的攪拌速度為50-100r/min，時間為1_2小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的離心時間為40-60分鐘，洗滌次數(shù)為2-3次，干燥溫度為105-180°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的改性次磷酸鋁的制備方法，其特征在于所述的高速攪拌的攪拌速度為1500-2000r/min。
【文檔編號】C09C1/40GK104448948SQ201410753505
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】楊金曉, 楊忠軍 申請人:山東川君化工股份有限公司