CN110964232A - 高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保消防以及新材料领域,尤其涉及一种高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂及其制备方法。采用层层组装方法得到囊芯是锡合物与钼合物杂化物,第一层囊壁是聚磷酸铵,第二层囊壁是三聚氰胺甲醛树脂的多层结构的微胶囊阻燃剂。本发明制备得到的三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂,耐水耐湿、易存储,阻燃效率高,抑烟效果优异,有效防熔滴,适合用作聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂、不饱和树脂的高效阻燃抑烟剂,并且阻燃稳定性强,无腐蚀性,对环境和人体无害,应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及环保消防以及新材料领域,尤其涉及一种高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂及其制备方法。
背景技术
随着社会的日益发展,对高分子材料的需求也在日益增加,如高性能的工程塑料,在农业、工业、航天等领域中有着广泛的应用。为了代替大量的金属、钢材、木材及水泥等传统材料,高性能的复合材料既满足应用要求又可以回收再利用,成本低、符合国家可持续发展路线。但是,高分子材料很容易燃烧,威胁着财产和生命安全,早期对高分子材料的阻燃改性只注重于火灾的危险,随着材料的发展和研究的深入,我们发现很多阻燃剂在使用的过程中出现了一系列的问题,比如燃烧后出现熔滴物、有毒气体、大量烟气等。添加性阻燃剂如聚磷酸铵、锡酸锌与钼酸铵等具备填充、阻燃、抑烟三大功能,其具备稳定性好、不产生有毒气体、消烟等诸多优点,被认为是环保型阻燃剂。然而由于聚磷酸铵、锡酸锌与钼酸铵是粉体微粒物,其具备较大比表面积,易出现吸潮及表面起霜等现象,同时由于单一阻燃效率低,与聚合物材料的相容性较差,在聚合物中添加量大,严重影响聚合物材料的力学性能,从而限制了此类阻燃剂的应用。
微胶囊法阻燃剂是一类性能优异的阻燃剂,具有高效阻燃、低毒、抑烟、稳定性好等优点,符合阻燃剂高效、多功能、无毒或低毒及非卤化的发展趋势。经过多年的研究与探索,微胶囊技术是一种有效解决阻燃剂上述缺陷的方法。此方法实质就是使用合适的壳层材料在阻燃剂表面形成一层保护膜,将阻燃剂同周围环境隔离开来,从而达到保护阻燃剂的目的。而我国的微胶囊阻燃剂生产比较少,实际上大部分还是依赖进口,这既影响我国的经济效益,也不利于我国自身阻燃剂工业的发展,因此,本发明专利研发高品位、高质量和高效能的微胶囊阻燃剂对提高我国阻燃材料品质,增强产品在国际市场上的竞争力和占有率,将资源优势转化为产业优势和经济优势,提高经济效益和社会效益,对拓宽产品的应用领域,发展阻燃技术,满足阻燃材料发展的需要都具有重要的意义。
由于简单复合阻燃剂类远远不能满足社会的需求,因此需要开发高效阻燃抑烟无毒环保微胶囊,并与社会的发展与时俱进,同时对进一步拓展应用领域,充实和完善阻燃抑烟剂体系具有重要的意义。
发明内容
发明的目的:为了提供一种效果更好的高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂及其制备方法,具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的,本发明采取如下技术方案:
一种高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其特征在于,该方法为:
1)将钼化合物和水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将锡化合物加入反应釜中,20℃~60℃下机械搅拌0.5h~6h,再超声震荡10min~3h,最后放置200℃~600℃炉内烘燥3h~10h,即得产物1;
2)将产物1、尿素、磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至60℃~100℃,直到溶液变澄清后,温度升至100℃~150℃,反应 0.5h~6h,溶液呈粘稠状,再将产物放置200℃~300℃烘箱中反应 0.5h~6h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将三聚氰胺、甲醛、正丁醇置于1号反应釜中,加热至50℃~80℃,使用碱液调pH为7.5~9.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入混合分散剂、水、聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊、1号反应釜中的溶液,加热至50℃~80℃搅拌分散,冷却至室温,使用酸液调pH 为2~6.5,再加热至50℃~80℃,反应1h~6h,冷却,使用碱液调 pH为7~10,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/ 锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
本发明进一步技术方案在于,所述的钼合物为四钼酸铵、八钼酸铵、二钼酸铵、三氧化钼中的一种或者多种;所述的锡合物为羟基锡酸锌、锡酸锌、二氧化锡中的一种或者多种,其添加量与钼合物质量比12:1~1:1;所述的水为蒸馏水、去离子水,其中步骤1中水添加量与钼合物质量比10:1~1:1;所述的尿素与磷酸物质量之比1: 1~9:1;所述的产物1添加量是尿素和磷酸总质量的5%~80%。
本发明进一步技术方案在于,步骤3)中所述的三聚氰胺与甲醛物质量之比1:1~1:9;所述的三聚氰胺与正丁醇物质量之比1:1~ 1:9;所述的混合分散剂为十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚,其中十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚质量之比1:1~9:1;
本发明进一步技术方案在于,步骤3)中所述的碱液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾中的任意一种或者多种,其浓度在5%~ 40%;所述的酸液为盐酸或者冰醋酸,其浓度在5%~40%。
一种高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂,其特征在于,所述的双层微胶囊结构为第二层囊壁是三聚氰胺甲醛树脂,第一层囊壁是聚磷酸铵,囊芯是锡合物与钼合物杂化物。
三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物在制备协同阻燃和防止二次燃烧的材质中的用途。
采用如上技术方案的本发明,相对于现有技术有如下有益效果:
①本发明双层微胶囊阻燃剂选择空间大,通过合理的选择和设计壳层材料,通过改变壳层材料的亲水亲油性、热稳定性及囊壁和囊芯的配比,制备得到双层微胶囊阻燃剂将具有更好的耐水性、相容性、加工稳定性,从而尽可能减少对材料综合性能的不利影响。
②本发明双层微胶囊阻燃剂,其物理化学性能稳定,协同阻燃抑烟,在燃烧过程中形成致密炭层结构,避免内部材料降解,大幅度增强阻燃性能。填充量低不仅降低成本而且不损害材料力学性能,且阻燃剂耐水耐湿性提高,易长期储存。
③本发明双层微胶囊粒子制备可操作性高,生产设备复杂度降低,应用前景广泛,适合产业化生产。
④本发明双层微胶囊阻燃剂,它是白色粉末,与颜料的适配性好,应用领域广泛,有较好的应用前景。
附图说明
为了进一步说明本发明,下面结合附图进一步进行说明:
图1三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂的形成图
图2微胶囊阻燃剂的透射电镜形貌(a聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;b三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊)
图3制备三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂的流程图
图4为表1。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本专利提供多种并列方案,不同表述之处,属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。
本发明的目的在于提出一种高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其阻燃效率高,抑烟性优异,填充量低、分散性优异,相容性好,不损害材料力学性能,无毒,环保,且原料易得,易于产业化,可解决现有阻燃材料的难点。
1)将一定量的钼化合物和水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将一定量锡化合物加入反应釜中,20℃~60℃下机械搅拌0.5h~ 6h,产物在超声波中10min~3h,最后放置200℃~600℃炉内烘燥3h~10h,即得产物1。2)将产物1、尿素、磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至60℃~100℃,直到溶液变澄清后,温度升至100℃~150℃,反应0.5h~6h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 200℃~300℃烘箱中反应0.5h~6h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将一定量的三聚氰胺、甲醛、正丁醇置于 1号反应釜中,加热至50℃~80℃,使用碱液调pH为7.5~9.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入一定质量比的混合分散剂、水、聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊、1号反应釜中的溶液,加热至 50℃~80℃搅拌分散,冷却至室温,使用酸液调pH=2~6.5,再加热至50℃~80℃,反应1h~6h,冷却,使用碱液调pH=7~10,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
如上所述的钼合物可通过市售获得,所述的钼合物(如四钼酸铵、八钼酸铵、二钼酸铵、三氧化钼)。
如上所述的锡合物可通过市售获得,所述的锡合物(如羟基锡酸锌、锡酸锌、二氧化锡),其添加量与钼合物质量比12:1~1:1。
如上所述的水可通过市售获得,所述的水,如蒸馏水、去离子水,其中步骤1中水添加量与钼合物质量比10:1~1:1。
如上所述的尿素和磷酸可通过市售获得,所述的尿素与磷酸物质量之比1:1~9:1。
如上所述的产物1是尿素和磷酸总质量的5%~80%。
所述的步骤2中第一次升温速率0.5℃/min~10℃/min。
所述的步骤2中第二次升温速率0.5℃/min~10℃/min。
如上所述的三聚氰胺与甲醛可通过市售获得,所述的三聚氰胺与甲醛物质量之比1:1~1:9。
如上所述的正丁醇可通过市售获得,所述的三聚氰胺与正丁醇物质量之比1:1~1:9。
如上所述的分散剂可通过市售获得,所述的混合分散剂为十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚,其中十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚质量之比1:1~9:1。
如上所述的碱液可通过市售获得,所述的碱液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾,其浓度在5%~40%。
如上所述的酸液可通过市售获得,所述的酸液为盐酸,其浓度在 5%~40%;或冰醋酸。
本发明的高效环保多层结构的微胶囊阻燃性、抑烟性、分散性和相容性优异。其适合用作聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂、不饱和树脂等的高效阻燃抑烟剂。
本发明的双层微胶囊结构为第二层囊壁是三聚氰胺甲醛树脂,第一层囊壁是聚磷酸铵,囊芯是锡合物与钼合物杂化物。
下面通过实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的技术熟练的人可根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例1 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的10%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例2 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的20%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例3 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的30%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例4 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的40%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例5 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的50%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例6 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例7 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,6kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,4kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例8 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,4kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,6kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
实施例9 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,2kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,8kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10% NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
对比例1 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。
对比例2 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的10%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。
对比例3 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的20%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。
对比例4 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的30%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。
对比例5 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的40%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。
对比例6 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的50%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。
对比例7 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤。再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1。2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg 磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置 210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊。
对比例8先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液。再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚,100kg去离子水,10kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
本发明三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂的囊壁和囊芯配比不同,其阻燃、抑烟性能出现不同程度差别。因此,本方案发明人采用上述制备的三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂(实施例1~9)和(对比例1~8),将其应用于聚氯乙烯(PVC)膜材中。参照:GB/T 2406.2-2009≤塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分:温室试验≥中非支撑材料(薄膜)提供的方法进行;GB/T 8627-2007≤建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法≥提供的方法进行;美国阻燃材料级别测试标准ANSI/UL94-1985 提供的方法进行性能测试。分别取上述阻燃剂、50g增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、2.5g钡锌稳定剂和100g聚氯乙烯树脂按照配方混合均匀后,用平板硫化机压延,制成厚度0.5mm的试样,测试其阻燃性能和抑烟性能,部分试验结果如表1所示:
表1为三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂实施例 1~9和对比例1~8对PVC膜材阻燃性能、抑烟性能数据
根据表1可以看出,本发明的三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂对聚氯乙烯膜材具有改善抑烟和阻燃性能。且与聚氯乙烯相容性好。同时,试验中还发现此类阻燃剂对聚氯乙烯膜材力学性能损害小,可作为环保阻燃剂兼抑烟剂,应用前景广泛。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的范围内。
Claims (8)
1.高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其特征在于,该方法为:
1)将钼化合物和水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将锡化合物加入反应釜中,20℃~60℃下机械搅拌0.5h~6h,再超声震荡10min~3h,最后放置200℃~600℃炉内烘燥3h~10h,即得产物1;
2)将产物1、尿素、磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至60℃~100℃,直到溶液变澄清后,温度升至100℃~150℃,反应0.5h~6h,溶液呈粘稠状,再将产物放置200℃~300℃烘箱中反应0.5h~6h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;
3)先将三聚氰胺、甲醛、正丁醇置于1号反应釜中,加热至50℃~80℃,使用碱液调pH为7.5~9.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入混合分散剂、水、聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊、1号反应釜中的溶液,加热至50℃~80℃搅拌分散,冷却至室温,使用酸液调pH为2~6.5,再加热至50℃~80℃,反应1h~6h,冷却,使用碱液调pH为7~10,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
2.如权利要求1所述高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述的钼合物为四钼酸铵、八钼酸铵、二钼酸铵、三氧化钼中的一种或者多种;所述的锡合物为羟基锡酸锌、锡酸锌、二氧化锡中的一种或者多种;所述的锡合物添加量与钼合物质量比12:1~1:1;所述的水为蒸馏水、去离子水,其中步骤1中水添加量与钼合物质量比10:1~1:1。
3.如权利要求1所述高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述的尿素与磷酸物质量之比1:1~9:1;所述的产物1添加量是尿素和磷酸总质量的5%~80%;产物1和尿素和磷酸三者是同时添加的,为步骤2的内容。
4.如权利要求1所述高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其特征在于,步骤3)中所述的三聚氰胺与甲醛物质量之比1:1~1:9;所述的三聚氰胺与正丁醇物质量之比1:1~1:9;所述的混合分散剂为十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚,其中十二烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚质量之比为1:1~9:1。
5.如权利要求1所述高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其特征在于,步骤3)中所述的碱液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾中的任意一种或者多种,其浓度在5%~40%;所述的酸液为盐酸或者冰醋酸,其浓度在5%~40%。
6.高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂,其特征在于,所述的双层微胶囊结构为第二层囊壁是三聚氰胺甲醛树脂,第一层囊壁是聚磷酸铵,囊芯是锡合物与钼合物杂化物。
7.三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物在制备协同阻燃和防止二次燃烧的材质中的用途。
8.高效环保多层结构的微胶囊阻燃剂的制备方法,其特征在于,制备方法为如下方案之一:
技术方案1 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的10%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案2 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的20%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案3 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的30%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案4 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的40%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案5 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的50%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案6 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,8kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,2kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案7 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,6kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,4kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案8 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,4kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,6kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂;
技术方案9 1)将3kg三氧化钼和10kg蒸馏水加入反应釜中,搅拌溶解,过滤;再将6kg羟基锡酸锌加入反应釜中,25℃下机械搅拌30min,产物在超声波中1.5h,最后放置250℃炉内烘燥7h,即得产物1;2)将产物1(尿素和磷酸总质量的60%)、1.6kg尿素、1kg磷酸加入反应釜中,接好尾气吸收装置,加热至90℃,直到溶液变澄清后,温度升至135℃,反应2h,溶液呈粘稠状,再将产物放置210℃烘箱中反应2.5h,冷却,粉碎,即得聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊;3)先将12.6kg三聚氰胺、20.29kg甲醛、20.76kg正丁醇置于1号反应釜中,加热至70℃,使用10%NaCO3调pH为8.5,得澄清透明溶液;再在2号反应釜中加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠与OP-10,100kg去离子水,2kg聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊,8kg1号反应釜中的溶液,加热至60℃搅拌分散,冷却至室温,使用冰醋酸调pH=5,再加热至60℃,反应2h,冷却,使用10%NaCO3调pH=8.5,过滤,洗涤,干燥,即得三聚氰胺甲醛树脂/聚磷酸铵/锡合物/钼合物微胶囊阻燃剂。
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