CN1294236C - 三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂及其制备方法，其特点是将无机阻燃剂粉末50～200重量份、水200-2000重量份加入带搅拌器、温度计的反应釜中，于温度50-130℃使之分散，然后加入阻燃增效剂1-100重量份、三聚氰胺50-100重量份和氰尿酸50-200重量份，于温度50-150℃搅拌反应5分钟-2小时，制得三聚氰胺氰尿酸包覆无机阻燃剂的白色乳状液或粘稠膏状物。将上述乳状液或粘稠膏状物经过滤或离心分离、干燥、粉碎后获得0.01-500μm的三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂。

Description

三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂及其制备方法，属于阻燃剂制备领域。

二、背景技术

氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸盐、硼酸盐、钼酸盐等无机阻燃剂是目前发展迅速的环保型阻燃剂品种，其消费量占阻燃剂总消费量的80％。无机阻燃剂具有无卤、无毒、低烟、价廉等优点，广泛用于聚合物材料制备领域。不同无机阻燃剂的阻燃机理有所不同，金属氢氧化物类无机阻燃剂(氢氧化镁、氢氧化铝)主要是通过高温分解释放结合水，起到降温阻燃作用；而磷酸盐和硼酸盐类(如聚磷酸铵、硼酸锌等)则主要是在材料表面形成阻隔层，绝氧绝热，抑制燃烧。

无机阻燃剂的主要缺点是表面极性高，易吸湿结团，作为聚合物阻燃剂使用时与树脂之间界面相容性差，添加量大(一般在50wt％以上)，填充后会引起聚合物加工流动性变差以和力学性能劣化，因此表面改性一直是该类阻燃剂的研究重点。目前无机阻燃剂的表面改性一般采用偶联剂或表面活性剂进行处理，常用表面处理剂有硅烷系列、钛酸酯系列、硬酯酸及其盐类。通过偶联剂或表面活性剂处理可一定程度上降低无机阻燃剂表面极性，增强与树脂基体之间的界面结合力，使材料力学性能有所提高，但对材料加工流动性和阻燃性能基本无改善。

三聚氰胺氰尿酸是三聚氰胺和氰尿酸通过氢键结合组成的具有大平面氢键网络的三嗪环分子复合体，是一种优良的氮系阻燃剂和润滑剂。其外观为具有滑腻感的白色结晶粉体，无毒，无味，难溶于水和一般的有机溶剂。它在300℃以下稳定，400℃开始升华且同时分解为三聚氰胺和氰尿酸。三聚氰胺氰尿酸具有阻燃、润滑、消光等特性，可用于塑料阻燃、机械润滑、涂料消光以及化妆品和印染领域。三聚氰胺氰尿酸盐作为阻燃剂具有无毒、低烟的优点，其制备一般以三聚氰胺和氰尿酸为原料，水为分散介质，在100-120℃温度条件下反应制得，三聚氰胺氰尿酸盐合成反应过程中具有自增稠效应，反应体系粘度持续上升，物料状态由可流动浆状物转变为无流动性膏状物。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂及其制备方法。其特点是通过三聚氰胺氰尿酸合成过程中的自增稠效应实现对分散于体系中的无机阻燃剂粒子或就地生成的无机阻燃剂的包覆，所得到的膏状物脱水干燥后，粉碎后可作为阻燃剂使用。

本发明者发现，无机阻燃剂经三聚氰胺氰尿酸包覆后摩擦系数降低、具有很好的润滑性能，其阻燃聚合物材料可保持较高的熔体流动性；以三聚氰胺氰尿酸作为表面包覆层可提高无机阻燃剂与聚合物材料的界面相容性，提高了材料力学性能；氮系阻燃剂三聚氰胺氰尿酸与无机阻燃剂在阻燃机理上具有互补性，充分发挥其协同效应，其复合阻燃体系对某些聚合物材料比单一的无机阻燃剂有更好阻燃效果。

本发明的目的是由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂起始原料的配方组分为：

无机阻燃剂粉末                50-200份

三聚氰胺                      50-100份

氰尿酸                        50-200份

水                            200-2000份

阻燃增效剂                    1-100份

其中无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸铵、硼酸锌的至少一种。

阻燃增效剂为磷酸、硫酸铵、磷钨酸、硅钨酸、双氰胺、季戊四醇、二缩季戊四醇中的至少一种。

三聚氰胺氰尿酸包覆无机阻燃剂的制备方法：

将无机阻燃剂粉末50～200份、水200-2000份加入带搅拌器、温度计的反应釜中，于温度50-130℃使之分散，依次加入阻燃增效剂1-100份、三聚氰胺50-100份和氰尿酸50-200份，于温度50-150℃搅拌反应5分钟-2小时，获得白色或浅色乳状液或粘稠膏状物；将上述乳状液或粘稠膏状物经过滤或离心分离、干燥、粉碎后获得0.01-500μm的三聚氰胺氰尿酸包覆无机阻燃剂。

本发明具有如下优点：

(1)工艺简单，易操作。

(2)三聚氰胺氰尿酸形成大平面氢键网络过程的自增稠效应可有效包覆无机阻燃剂。

(3)三聚氰胺氰尿酸吸水率极低，可防止无机阻燃剂吸湿结块。

(4)三聚氰胺氰尿酸具有优良的润滑性能，其包覆无机阻燃剂可大大减小后者摩擦系数，提高其阻燃聚合物材料的熔体流动性，改善其加工性能。

(5)三聚氰胺氰尿酸包覆无机阻燃剂是一种具有“核壳”结构的新型的有机-无机复合阻燃剂，在阻燃机理上具有互补性，充分发挥协同效应，可提高单一无机阻燃剂的阻燃性能。

(6)三聚氰胺氰尿酸包覆无机阻燃剂可改善无机阻燃剂与聚合物材料相容性，有利于提高材料综合性能。

四、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。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，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例：

1.在反应釜中将阻燃增效剂双氰胺1kg溶于200kg水中，加入氢氧化镁粉体50kg，搅拌使其均匀分散，再将三聚氰胺50kg和氰尿酸50kg，加入反应釜中，于温度95℃搅拌反应1小时，得到的粘稠膏状物，该膏状物经过滤、干燥、粉碎后制得平均粒经3μm的粉末产品。

2.在反应釜中将阻燃增效剂磷钨酸30kg溶于1000kg水中，加入聚磷酸铵粉体100kg，搅拌使其均匀分散，再依次加入三聚氰胺75kg和氰尿酸75kg，在温度110℃搅拌反应30分钟，得到粘稠膏状物，补加水3kg继续反应20分钟，所得乳液经离心分离、干燥、粉碎后制得平均粒经为10μm的粉末产品。

3.在反应釜中将阻燃增效剂双氰胺15kg和季戊四醇15kg溶于1800kg水中，加入硼酸锌粉体200kg，搅拌使其均匀分散，再加入三聚氰胺100kg和105kg的氰尿酸，于温度100℃搅拌反应10分钟，得到白色乳状液，该乳状液经喷雾设备喷雾干燥后制得平均粒经为50μm的粉末产品。

4.在反应釜中加入400kg水，升温至100℃，加入氢氧化铝60公斤，搅拌使其均匀分散，再加入磷酸1kg、硅钨酸1kg、三聚氰胺60kg和氰尿酸65kg在混合器里预先混合好，然后中移入反应釜中，搅拌反应2小时，得到的粘稠膏状物，该膏状物经过滤、干燥、粉碎后制得平均粒经为150μm的粉末产品。

Claims (3)

1.三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂，其特征在于起始原料的配方组分按重量计为：

无机阻燃剂粉末                              50-200份

三聚氰胺                                    50-100份

氰尿酸                                      50-200份

水                                          200-2000份

阻燃增效剂                                  1-100份

其中所述的三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂是通过下述方法制备得到的：

将无机阻燃剂粉末和水加入带有搅拌器、温度计的反应釜中，于温度50-130℃使之分散，然后加入阻燃增效剂、三聚氰胺和氰尿酸，于温度50-150℃搅拌反应5分钟-2小时，制得白色或浅色乳状液或粘稠膏状物，经过滤或离心分离、干燥、粉碎后获得0.01-500μm的三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂；

无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸铵、硼酸锌的至少一种。

2.如权利要求1所述的三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂，其特征在于阻燃增效剂为磷酸、硫酸铵、磷钨酸、硅钨酸、双氰胺、季戊四醇、二缩季戊四醇中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂的制备方法，其特征在于：

(1)将无机阻燃剂粉末50～200重量份、水200-2000重量份加入带搅拌器、温度计的反应釜中，于温度50-130℃使之分散，然后加入阻燃增效剂1-100重量份、三聚氰胺50-100重量份和氰尿酸50-200重量份，于温度50-150℃搅拌反应5分钟-2小时，获得白色或浅色乳状液或粘稠膏状物；

(2)将上述乳状液或粘稠膏状物经过滤或离心分离、干燥、粉碎后，获得0.01-500μm的三聚氰胺氰尿酸微胶囊无机阻燃剂。