CN107955210A - 一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法及微胶囊阻燃剂 - Google Patents

一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法及微胶囊阻燃剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法及微胶囊阻燃剂,以次磷酸铝为囊芯，以聚苯乙烯树脂为囊材，通过原位聚合合成微胶囊次磷酸铝。解决次磷酸铝存在的水溶和易燃的问题，并在实际使用时不产生有害物质。

Description

一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法及微胶囊阻燃剂
技术领域
本发明属于阻燃材料领域，具体涉及一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法及微胶囊阻燃剂。
背景技术
聚酰胺和聚对苯二甲酸酯，作为两种综合性能优良的热塑性工程塑料，在电子、电气、机械、汽车、纺织等行业获得广泛的应用。由于电子、电气等领域对材料有阻燃要求，因此必须对聚酰胺和聚对苯二甲酸酯进行阻燃处理。目前聚酰胺和聚对苯二甲酸酯通常采用卤系阻燃体系，但是卤系阻燃剂存在材料燃烧发烟量大，易产生有毒物质等缺点，无卤化阻燃剂正在异军突起，逐步替代卤系阻燃剂。
次磷酸铝是一种新型的磷系阻燃剂，其含磷量高，热稳定性好，但是其具有一定水溶性，而且存在易燃的特点。在聚酰胺和聚对苯二甲酸酯的应用中，特别是有玻纤增强的PA6和PBT体系中，其加工过程中容易自燃分解出磷化氢气体，导致材料降解颜色呈灰褐色，挤出过程易出现冒火现象。
通过微胶囊技术对阻燃剂进行包覆处理，可以改善阻燃剂的耐水性和相容性，并提高阻燃剂的阻燃效率，同时可以抑制阻燃剂在加工过程中的不良反应。专利CN105457574A采用三聚氰胺甲醛树脂对次磷酸铝进行微胶囊包覆并在TPU进行应用，微胶囊处理后在一定程度上改善次磷酸铝的耐水性；CN 105037808A也用三聚氰胺甲醛树脂对次磷酸铝进行微胶囊包覆并在聚氨酯硬质泡沫进行应用，提高了次磷酸铝与聚氨酯的相容性。但是，这类微胶囊产品在实际生产和使用过程都会释放有害气体甲醛，对人体健康会造成伤害，而且在玻纤增强的PA6和PBT体系的应用过程仍存在材料颜色呈灰褐色等缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的次磷酸铝水溶性和易燃性等问题，而提供一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，解决次磷酸铝存在的水溶和易燃的问题，并在实际使用时不产生有害物质。
为实现上述技术目的，本发明采取具体的技术方案为，一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，以次磷酸铝为囊芯，以聚苯乙烯树脂为囊材，通过原位聚合合成微胶囊次磷酸铝。
作为本发明改进的技术方案，按照下述步骤进行：
次磷酸铝和醇水混合溶剂按质量比1:1～10加入到反应釜中；所述的醇水混合溶剂包括醇与水，醇与水的质量比为3：(1～9)；
加入分散剂，分散剂的含量为次磷酸铝质量的0.1～4％，搅拌15～60min；
加热并控制整个体系的温度在55～75℃，在氮气保护下滴加溶有引发剂的苯乙烯，滴加时间为1～3小时，再升温到75～85℃反应1～6小时；溶有引发剂的苯乙烯中包括引发剂与苯乙烯，引发剂的百分含量为(0.433-0.625):100；
冷却，离心，洗涤，干燥，得到微胶囊次磷酸铝。
作为本发明改进的技术方案，醇选用乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或任意质量比的多种。
作为本发明改进的技术方案，分散剂选用聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇和失水山梨醇酯中的一种或任意质量比的多种。
作为本发明改进的技术方案，引发剂选用过氧化二苯甲酰、过氧化氢异丙苯、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化苯甲酸酯、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或任意质量比的多种。
一种微胶囊阻燃剂，是通过权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到。
作为本发明改进的技术方案，微胶囊阻燃剂用于制备阻燃性热塑性树脂。
作为本发明改进的技术方案，阻燃性热塑性树脂中树脂选自聚酰胺、聚对苯二甲酸酯中的一种或者任意质量比的两种。
作为本发明改进的技术方案，阻燃性热塑性树脂选自PA6、PA66、PBT、PET中的一种或任意质量比的多种。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)本发明制备的微胶囊次磷酸铝在玻纤增强的聚酰胺或聚对苯二甲酸酯体系具有良好的稳定性，生产过程中无磷化氢气味，材料颜色保持本色，挤出过程无冒火现象，解决次磷酸铝易燃的缺陷。
(2)本发明备的微胶囊次磷酸铝采用聚苯乙烯为囊材，改善次磷酸铝与树脂的相容性，同时也显著降低次磷酸铝的水溶性，改善材料在水性阻燃体系中的应用性能。
(3)本发明备的微胶囊次磷酸铝在玻纤增强的聚酰胺或聚对苯二甲酸酯体系具有良好的阻燃性能。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步描述，但这些实施例仅是说明性，本发明的实施方式不限于此。
一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，以次磷酸铝为囊芯，以聚苯乙烯树脂为囊材，通过原位聚合合成微胶囊次磷酸铝；具体的是按照下述步骤进行：
次磷酸铝和醇水混合溶剂按质量比1:1～10加入到反应釜中；所述的醇水混合溶剂包括醇与水，醇与水的质量比为3：(1～9)；
加入分散剂，分散剂的含量为次磷酸铝质量的0.1～4％，搅拌15～60min；
加热并控制整个体系的温度在55～75℃，在氮气保护下滴加溶有引发剂的苯乙烯，滴加时间为1～3小时，再升温到75～85℃反应1～6小时；溶有引发剂的苯乙烯中包括引发剂与苯乙烯，引发剂的百分含量为(0.433-0.625):100；
冷却，离心，洗涤，干燥，得到微胶囊次磷酸铝。
实施例1
在装有搅拌及加热装置的反应釜中，将1000g次磷酸铝和4000g醇水混合溶剂加入到反应釜中(其中醇水混合溶剂：异丙醇/水按重量比为1：3)，再加入1g聚乙烯醇，充分搅拌40min，使次磷酸铝分散均匀；然后加热并控制整个体系的温度在55℃，在氮气保护下滴加100g溶有偶氮二异庚腈引发剂的苯乙烯溶液(其中偶氮二异庚腈为0.5g)，滴加时间为1小时，再升温到85℃反应1小时；冷却，离心，洗涤，干燥，得到微胶囊化次磷酸铝。
聚乙烯醇能采用聚乙烯基吡咯烷酮与聚乙烯醇代替，聚乙烯基吡咯烷酮与聚乙烯醇二者的质量比为1:1。
偶氮二异庚腈能采用过氧化二苯甲酰、过氧化氢异丙苯、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化苯甲酸酯和偶氮二异庚腈中的一种代替，也能采用过氧化氢异丙苯、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化苯甲酸酯和偶氮二异庚腈的混合物代替，如过氧化氢异丙苯和偶氮二异庚腈的质量比为1:1。
实施例2
在装有搅拌及加热装置的反应釜中，将800g次磷酸铝和8000g醇水混合溶剂加入到反应釜中(其中醇水混合溶剂：乙醇/水按重量比为3：1)，再加入32g聚乙烯基吡咯烷酮，充分搅拌15min，使次磷酸铝分散均匀；然后加热并控制整个体系的温度在70℃，在氮气保护下滴加400g溶有过氧化二苯甲酰引发剂的苯乙烯溶液(其中过氧化二苯甲酰为2.5g)，滴加时间为3小时，再升温到75℃反应3小时；冷却，离心，洗涤，干燥，得到微胶囊化次磷酸铝。
实施例3
在装有搅拌及加热装置的反应釜中，将900g次磷酸铝和900g醇水混合溶剂加入到反应釜中(其中醇水混合溶剂：乙醇/正丁醇/水按重量比为3：1：4)，再加入18g失水山梨醇酯，充分搅拌60min，使次磷酸铝分散均匀；然后加热并控制整个体系的温度在75℃，在氮气保护下滴加300g溶有偶氮二异丁腈引发剂的苯乙烯溶液(其中偶氮二异丁腈为1.299g)，滴加时间为2小时，再升温到80℃反应6小时；冷却，离心，洗涤，干燥，得到微胶囊化次磷酸铝。
效果实施例
取实施例1、实施例2和实施例3所合成的聚苯乙烯树脂微胶囊次磷酸铝(PSAHP)在PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)中进行应用，同时与未改性AHP作为对比，具体用量及性能结果如表1所示。从表1结果可以看出：使用PSAHP的PBT在保证阻燃性能达标的情况下，加工性能和力学性能都比AHP好。
表1PSAHP和AHP在PBT中的应用结果对比
表1数据显示：本发明中实施例中所制备的微胶囊次磷酸铝阻燃玻纤增强PBT，在保证阻燃性能达标的情况下，制品颜色、力学性能都比AHP好，说明微胶囊次磷酸铝在玻纤增强PBT体系具有良好的稳定性，同时提高与树脂的相容性，阻燃材料颜色保持本色，解决次磷酸铝易燃的缺陷。
水溶性测定：
将实施例1、实施例2和实施例3所合成的聚苯乙烯树脂微胶囊次磷酸铝(PSAHP)以及未改性AHP各30g加入到100g去离子水中，在30℃下搅拌30min，然后用离心机分离沉淀15min，将表面清液移取20g至一已称重的表面皿中，放入干燥箱内，在100℃下蒸发干燥至恒重，根据蒸发残余物的质量计算出产品在水中的溶解度。结果参见下表2。
表2阻燃剂溶解度测试
阻燃剂 溶解度(g/100g H2O)
实施例1 0.3
实施例2 0.2
实施例3 0.4
AHP 1.3
表2数据显示：本发明中实施例中所制备的微胶囊次磷酸铝相比AHP具有较低水溶性，能够改善材料在水性阻燃体系中的应用性能。
因此，本申请还包括一种微胶囊阻燃剂，微胶囊阻燃剂用于制备阻燃性热塑性树脂；阻燃性热塑性树脂中树脂选用聚酰胺、聚对苯二甲酸酯中的一种或者任意质量比的两种；阻燃性热塑性树脂选自PA6、PA66、PBT、PET中的一种或任意质量比的多种。

Claims (9)

1.一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，其特征在于，以次磷酸铝为囊芯，以聚苯乙烯树脂为囊材，通过原位聚合合成微胶囊次磷酸铝。
2.根据权利要求1所述一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
次磷酸铝和醇水混合溶剂按质量比1:1～10加入到反应釜中；所述的醇水混合溶剂包括醇与水，醇与水的质量比为3：（1～9）；
加入分散剂，分散剂的含量为次磷酸铝质量的0.1～4％，搅拌15～60min；
加热并控制整个体系的温度在55～75℃，在氮气保护下滴加溶有引发剂的苯乙烯，滴加时间为1～3小时，再升温到75～85℃反应1～6小时；溶有引发剂的苯乙烯中包括引发剂与苯乙烯，引发剂的百分含量为（0.433-0.625）:100；
冷却，离心，洗涤，干燥，得到微胶囊次磷酸铝。
3.根据权利要求2所述一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，其特征在于，醇选用乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或任意质量比的多种。
4.根据权利要求2所述一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，其特征在于，分散剂选用聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇和失水山梨醇酯中的一种或任意质量比的多种。
5.根据权利要求2所述一种微胶囊次磷酸铝阻燃剂的制备方法，其特征在于，引发剂选用过氧化二苯甲酰、过氧化氢异丙苯、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化苯甲酸酯、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或任意质量比的多种。
6.一种微胶囊阻燃剂，其特征在于：是通过权利要求 1～5 任一项所述的制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的一种微胶囊阻燃剂，其特征在于：微胶囊阻燃剂用于制备阻燃性热塑性树脂。
8.根据权利要求7所述的一种微胶囊阻燃剂，其特征在于：阻燃性热塑性树脂中树脂选用聚酰胺、聚对苯二甲酸酯中的一种或者任意质量比的两种。
9.根据权利要求7所述的一种微胶囊阻燃剂，其特征在于：阻燃性热塑性树脂选自PA6、PA66、PBT、PET中的一种或任意质量比的多种。
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