CN106883571B - 一种没食子酸基膨胀型阻燃剂的配方和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种没食子酸基膨胀型阻燃剂的复配配方，是首次将没食子酸运用到膨胀型阻燃剂的制备当中，复配氨基树脂包裹的磷酸盐、改性层状无机物、金属氧化物，通过优化原料配比，获得一种新型膨胀型阻燃剂。将本发明所述的阻燃剂应用到聚乳酸中时，因为采用生物基材料没食子酸为炭源和气源，有利于提高阻燃剂与聚乳酸的相容性，可以有效降低阻燃剂的加入对聚乳酸力学性能的恶化效应，制备综合性能优异的聚乳酸阻燃复合材料。本发明中所涉及的阻燃剂绿色环保、阻燃效果良好、性能稳定、适用范围广；本发明所述的阻燃剂配方所涉及的原料来源广泛、价格低廉、基本无毒，工艺要求简单，适合大规模生产，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于膨胀型阻燃剂复配研发技术领域，具体涉及一种没食子酸基膨胀型阻燃剂的配方，以及该膨胀型阻燃剂在聚乳酸(PLA)材料中的应用。
背景技术
随着人们环保意识的增强，生物可降解高分子材料的研究越来越受到人们的关注，可降解高分子材料制品开始出现在我们的日常生活当中。但是，可降解高分子材料在给人们带来便利的同时，却存在着巨大的隐患，那就是可降解高分子材料易燃，随之而来的火灾也越来越多，给人们的生命和财产带来巨大的威胁，可降解高分子材料的阻燃也越来越受到人们的重视和关注。最早应用于可降解材料阻燃的是传统型的卤系阻燃剂，但是因为其产生高腐蚀性和高毒性的二噁英类气体被淘汰，后来出现的磷系和氮系阻燃剂，因为阻燃效率低下无法推广应用。
在众多的阻燃体系中，膨胀型阻燃体系(IFR)由于在燃烧过程中发烟量少、低毒、隔热、隔氧等优点而引起人们的关注。IFR是一种以氮、磷为主要组分的复合阻燃剂，它不含卤素因而无需氧化锑作为协效剂，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，故称为膨胀型阻燃剂。20世纪90年代后，膨胀型阻燃剂的研究逐渐开始活跃，它被公认为是实现阻燃剂无卤化的有效途径之一。此外，在膨胀型阻燃剂的使用过程中，为了进一步提高膨胀型阻燃剂的阻燃效率，通常会添加少量阻燃协效剂。最新报道，人们开始研究将天然产物应用到膨胀型阻燃体系中制备高效环保的阻燃剂，这也成为当今非常有意义的研究热点。天然产物没食子酸具有多羟基和羧基，可以作为炭源和气源应用到膨胀型阻燃剂，制备更加绿色环保的膨胀型阻燃剂。
PLA具有良好的力学性能、加工性能及生物相容性，是替代大宗通用塑料，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等传统材料的理想环保材料。但是，PLA具有易燃、易滴落的问题，这严重影响了PLA在更多高新领域的应用，因此，开发一种同样绿色环保阻燃剂阻燃PLA是非常有现实意义的。
发明内容
本发明旨在提供一种没食子酸基膨胀型阻燃剂的配方。
本发明的另一目的是提供上述没食子酸基膨胀型阻燃剂在生物聚酯PLA中的应用，获得阻燃PLA复合材料。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种没食子酸基膨胀型阻燃剂的配方，包括如下步骤：是将没食子酸与氨基树脂包裹的磷酸盐混合，在使用前先后在基体中添加改性层状无机物和金属氧化物，从而得到没食子酸基膨胀型阻燃剂。
作为优选方案，所述氨基树脂包裹的磷酸盐为三聚氰胺甲醛树脂包裹的聚磷酸铵；所述改性层状无机物为有机改性蒙脱土；所述金属氧化物为氧化锌。
一种没食子酸基膨胀型阻燃剂的制备，包括如下步骤：
a)采用天然产物没食子酸复配氨基树脂包裹的磷酸盐，配比混合均匀得到初始阻燃剂；
b)在使用步骤a)得到的初始阻燃剂之前，要在基体中添加改性层状无机物和金属衍生物。
作为一种实施方案，步骤a)的操作包括如下步骤：
a1)没食子酸130℃真空干燥5h，氨基树脂包裹的磷酸盐80℃干燥5h；
a2)没食子酸与氨基树脂包裹的磷酸盐配比为1∶3，混合均匀。
作为优选方案，所述氨基树脂包裹的磷酸盐为三聚氰胺甲醛树脂包裹的聚磷酸铵。
作为一种实施方案，步骤b)的操作包括如下步骤：
b1)改性层状元机物和金属衍生物80℃干燥2h；
b2)改性层状无机物和金属衍生物配比为2∶1，总添加量为1％，使用步骤a2)所得阻燃剂之前添加使用。
作为优选方案，所述改性层状无机物为有机改性蒙脱土；所述金属氧化物为氧化锌。
本发明所制得的没食子酸基膨胀型阻燃剂应用于聚乳酸基体中，获得聚乳酸阻燃材料，所述没食子酸基膨胀型阻燃剂的添加量为材料总重的15％。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明所制备的没食子酸基膨胀型阻燃剂，其原料来源广泛，其中没食子酸是可再生资源，绿色环保；三聚氰胺甲醛树脂包裹的聚磷酸铵、有机改性蒙脱土和氧化锌研究成熟，应用广泛，价格低廉。此外，本发明中没食子酸属于天然产物，具备良好的生物相容性，不仅能够作为炭源，还能够发生脱羧反应产生CO2，降低氧气浓度并且增加炭层膨胀性。蒙脱土还能与磷氮化合物之间产生协同阻燃效应，利用分子内的阻燃协同效应，大幅提高磷氮阻燃剂阻燃聚合物的阻燃性能，并且该阻燃剂还具有适用性广的优点，可以用于聚乳酸等多种聚合物材料。除此之外，配方使用工艺简单，反应条件易于控制，适合大规模生产，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。
实施例1：没食子酸基膨胀型阻燃剂的应用
称取85份聚乳酸，放入鼓风干燥箱中80℃条件下干燥24h，充分祛除聚乳酸母粒表面吸附水。将3.5份没食子酸，130℃条件下真空干燥5h，将10.5份三聚氰胺甲醛树脂包裹的聚磷酸铵，80℃条件下干燥5h。2/3份改性有机蒙脱土和1/3份氧化锌在使用前80℃条件下干燥2h(该实施例中所述的份均为质量份)。175℃条件下将聚乳酸在密炼机中熔融，先添加改性有机蒙脱土，再添加氧化锌，最后添加混合均匀的初始阻燃剂，再经平板硫化机于180℃下压板成型。复合材料较纯聚乳酸相比，极限氧指数从20提高到了41，UL-94结果由V-2提高到了V-0级别，并且滴落问题得到解决。这说明，没食子酸基膨胀型阻燃剂可以有效提高聚乳酸的阻燃性能。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种没食子酸基膨胀型阻燃剂，其特征在于：是将没食子酸与氨基树脂包裹的磷酸盐混合，在使用前先后在基体中添加改性层状无机物和金属氧化物，从而得到没食子酸基膨胀型阻燃剂；所述氨基树脂包裹的磷酸盐为三聚氰胺甲醛树脂包裹的聚磷酸铵；所述改性层状无机物为有机改性蒙脱土；所述金属氧化物为氧化锌。
2.一种制备权利要求1所述的没食子酸基膨胀型阻燃剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)采用天然产物没食子酸复配氨基树脂包裹的磷酸盐，配比混合均匀得到初始阻燃剂；
b)在使用步骤a)得到的初始阻燃剂之前，要在基体中添加改性层状无机物和金属氧化物。
3.根据权利要求2所述的没食子酸基膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤a)的操作包括如下步骤：
a1)没食子酸130℃真空干燥5h，氨基树脂包裹的磷酸盐80℃干燥5h；
a2)没食子酸与氨基树脂包裹的磷酸盐配比为1∶3，混合均匀。
4.根据权利要求3所述的所述的没食子酸基膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述氨基树脂包裹的磷酸盐为三聚氰胺甲醛树脂包裹的聚磷酸铵。
5.根据权利要求2所述的所述的没食子酸基膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤b)的操作包括如下步骤：
b1)改性层状无机物和金属氧化物80℃干燥2h；
b2)改性层状无机物和金属氧化物配比为2∶1，总添加量为1％，使用步骤a2)所得阻燃剂之前添加使用。
6.根据权利要求5所述的所述的没食子酸基膨胀型阻燃剂的制备方法，其特征在于：所述改性层状无机物为有机改性蒙脱土；所述金属氧化物为氧化锌。
7.权利要求1所述的没食子酸基膨胀型阻燃剂应用于聚乳酸基体中，获得聚乳酸阻燃材料，所述没食子酸基膨胀型阻燃剂的添加量为材料总重的15％。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20170623 Assignee: NANJING QIUPU BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: Nanjing Forestry University Contract record no.: 2019320000114 Denomination of invention: Formula and application of gallic acid-based intumescent flame retardant Granted publication date: 20181127 License type: Common License Record date: 20190424 Application publication date: 20170623 Assignee: KELEIBOSHI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY (SUZHOU) CO.,LTD. Assignor: Nanjing Forestry University Contract record no.: 2019320000111 Denomination of invention: Formula and application of gallic acid-based intumescent flame retardant Granted publication date: 20181127 License type: Common License Record date: 20190423 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181127 |