磷系混合阻燃剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种磷系混合阻燃剂及其制备方法，阻燃剂包括下列成分的原料：2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料30-50份，蒙脱土10-15份，甲基硅醇钠10-20份，环己醇六磷酸酯50-80份。本发明磷系混合阻燃剂以磷系2-羟乙基苯基次磷酸为主要成分，加入其它成分进行复配，得到混合阻燃剂，该阻燃剂中各成分互相配合，协同作用，克服了单一磷系化合物易于产生融滴落物、抗水性差的缺点，制备简单，热稳定性好，抗水性好，阻燃效果好。

权利要求

1.一种磷系混合阻燃剂，其特征是包括下列重量份的原料：

2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料30-50份，蒙脱土10-15份，甲基硅醇钠10-20份，环己醇六磷酸酯50-80份；其制备方法为：（1）将蒙脱土用球磨法研磨至粒径为20-50nm，得纳米蒙脱土；

（2）将2-羟乙基苯基次磷酸、石墨烯聚膦腈纳米复合材料和纳米蒙脱土加入到环己醇六磷酸酯中，在30-40℃下进行超声处理2-4h；

（3）超声处理后的混合物中加入剩余的原料，混合均匀，即得磷系混合阻燃剂。

2.根据权利要求1所述的磷系混合阻燃剂，其特征是包括下列重量份的原料：2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料35份，蒙脱土15份，甲基硅醇钠17份，环己醇六磷酸酯70份。

3.根据权利要求1或2所述的磷系混合阻燃剂，其特征是：还包括石蜡10-20份，三聚氰铵5-10份。

4.根据权利要求3所述的磷系混合阻燃剂，其特征是：还包括石蜡15份，三聚氰铵8份。

5.一种权利要求1或2所述的磷系混合阻燃剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）将蒙脱土用球磨法研磨至粒径为20-50nm，得纳米蒙脱土；

（2）将2-羟乙基苯基次磷酸、石墨烯聚膦腈纳米复合材料和纳米蒙脱土加入到环己醇六磷酸酯中，在30-40℃下进行超声处理2-4h；

（3）超声处理后的混合物中加入剩余的原料，混合均匀，即得磷系混合阻燃剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：超声频率为20kHz、超声波功率为

400W。

说明书

磷系混合阻燃剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种纺织用阻燃混合物及其制备方法，具体涉及一种磷系混合阻燃剂及其制备方法，属于阻燃剂技术领域。

背景技术

[0002] 随着现代化科学技术和纺织业的发展，纺织品的种类越来越多，在人类日常生活中的应用也越来越广泛，但是纺织品一般都是易燃或可燃材料，很多火灾都是由纺织品快速引燃引起或者扩大的。举统计，纺织品引发的火灾数量和死亡率都比其他原因引起的火灾数量和死亡率要高，世界上约20%的火灾都是由纺织品燃烧引起的。因此纺织品的阻燃问题已成为当下世界广为关注的焦点。

[0003] 为了降低纺织品的易燃性能，世界各国纷纷对纺织品的阻燃性能进行了大量的研究，阻燃剂的研究及使用有效地降低了火灾的隐患。目前，比较普遍的阻燃剂有卤系阻燃剂和磷系阻燃剂，但是卤系阻燃剂因为在燃烧过程中产生有毒物质从而使应用受到很大的限制，因此磷系阻燃剂是比较安全环保的阻燃材料。一般磷系阻燃剂为单一的磷系化合物，在阻燃效果、融滴问题上存在一定的不足。

发明内容

[0004] 针对现有阻燃剂存在的不足，本发明提供了一种混合阻燃剂——磷系混合阻燃剂，该磷系混合阻燃剂以2-羟乙基苯基次磷酸为主要阻燃材料，加入其它成分，增加了阻燃剂的整体性能，阻燃效果好，无融滴落物产生，安全环保。

[0005] 本发明还提供了本发明磷系混合阻燃剂的制备方法，该方法易于操作，所得产品性能良好。

[0006] 磷系阻燃剂是目前应用最广的阻燃类材料，因其不含卤元素，不会危害环境，阻燃效果好所以受到青睐，常用的磷系阻燃剂为单一成分的有机含磷化合物，燃烧过程中阻燃剂产生磷酸酐或磷酸，促使纺织品脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生，此外，磷酸酐在热裂解时形成类似玻璃状熔融物覆盖在织物上，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃的作用。但是单一成分的含磷化合物在燃烧时很容易产生融滴现象，且抗水性差，在应用上也受到一定的限制。

[0007] 本发明以2-羟乙基苯基次磷酸为主要成分，加入其它成分，与其协同作用,得到了新的磷系阻燃剂混合物，所得的混合阻燃剂阻燃效果更好，且阻燃剂中不含卤系元素，安全环保。本发明是通过以下措施实现的：

[0008] 一种磷系混合阻燃剂，其特征是包括下列重量份的原料：2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料30-50份，蒙脱土10-15份，甲基硅醇钠10-20份，环己醇六磷酸酯50-80份。

[0009] 上述磷系混合阻燃剂，优选包括下列重量份的原料：2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料35份，蒙脱土15份，甲基硅醇钠17份，环己醇六磷酸酯70份。

[0010] 在上述配方组分的基础上，本发明阻燃剂还可以包括石蜡10-20份，三聚氰铵5-10份，优选石蜡15份，三聚氰铵8份。

[0011] 本发明磷系混合阻燃剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：

[0012] （1）将蒙脱土用球磨法研磨至粒径为20-50nm，得纳米蒙脱土；

[0013] （2）将2-羟乙基苯基次磷酸、石墨烯聚膦腈纳米复合材料和纳米蒙脱土加入到环己醇六磷酸酯中，在30-40℃下进行超声处理2-4h；

[0014] （3）超声处理后的混合物中加入剩余的原料，混合均匀，即得磷系混合阻燃剂。

[0015] 上述制备方法中，超声频率为20kHz、超声波功率为400W。

[0016] 本发明磷系混合阻燃剂以2-羟乙基苯基次磷酸为主要成分，复配石墨烯聚膦腈纳米复合材料、蒙脱土、甲基硅醇钠、环己醇六磷酸酯制成阻燃剂，石墨烯聚膦腈纳米复合材料中含有石墨烯、磷、氮成分，具有很好的阻燃作用，蒙脱土经处理可以插入2-羟乙基苯基次磷酸和石墨烯聚膦腈纳米复合材料中，与2-羟乙基苯基次磷酸和纳米复合材料中的结构相互作用，抑制了融滴现象，促进了阻燃作用。甲基硅醇钠具有防水的作用，加入到阻燃剂中可以抑制阻燃剂抗水性差的问题，环己醇六磷酸酯可以将所有成分融合到一起，另外可以促进甲基硅醇钠的防水作用。配方中各成分各司其职，相互协同起效，克服了单一磷系化合物易于融滴落物、抗水性差的问题，增强了阻燃剂的阻燃作用，使最终得到的混合阻燃剂阻燃、抗水效果好，无融滴落物产生，安全环保。

[0017] 本发明所用的石墨烯聚膦腈纳米复合材料已经在专利CN201110025542.0（一种石墨烯聚膦腈纳米复合材料的制备方法）中公开，属于现有技术，此专利详细的公开了该石墨烯聚膦腈纳米复合材料的结构和制备工艺，本领域技术人员根据其中的记载可以得到，本发明不再详述。

[0018] 本发明所用的环己醇六磷酸酯又名环己六醇六磷酸酯、肌醇六磷酸酯，可以在市场中买到，其结构式为：

[0019] 。

[0020] 进一步的，混合阻燃剂中还可以加入石蜡、三聚氰胺成分，石蜡的加入量为10-20重量份，优选15重量份，三聚氰铵的加入量为5-10重量份，优选8重量份。石蜡可以在纺织物和外界环境之间产生一层保护屏障，阻断空气的进入，进一步的起到阻燃的作用，三聚氰胺中含有三嗪环，提高了阻燃剂的热稳定性，且磷、氮复配更有利于提高阻燃剂的阻燃性能。

[0021] 本发明磷系混合阻燃剂以磷系2-羟乙基苯基次磷酸为主要成分，加入其它成分进行复配，得到混合阻燃剂，该阻燃剂中各成分互相配合，协同作用，克服了单一磷系化合物易于产生融滴落物、抗水性差的缺点，制备简单，热稳定性好，抗水性好，阻燃效果好。

具体实施方式

[0022] 下面通过具体实施例对本发明进行进一步的阐释，应该明白的是下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。如无特别说明，所用原料为重量份。

[0023] 下述实施例中使用的石墨烯聚膦腈纳米复合材料采用专利CN201110025542.0中公开的方法制得，在此不再详述，其他成分均可在市场中买到。

[0024] 实施例1

[0025] 取2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料35份，蒙脱土15份，甲基硅醇钠17份，环己醇六磷酸酯70份，按下列方法制备：将蒙脱土用球磨法研磨至粒径为20-50nm，得纳米蒙脱土；将2-羟乙基苯基次磷酸、石墨烯聚膦腈纳米复合材料和纳米蒙脱土加入到环己醇六磷酸酯中，在35℃下进行超声处理3h，超声频率为20kHz、超声波功率为400W，超声处理后的混合物中加入剩余的原料，混合均匀，即得磷系混合阻燃剂。

[0026] 实施例2

[0027] 取2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料30份，蒙脱土10份，甲基硅醇钠20份，环己醇六磷酸酯50份，按下列方法制备：将蒙脱土用球磨法研磨至粒径为20-50nm，得纳米蒙脱土；将2-羟乙基苯基次磷酸、石墨烯聚膦腈纳米复合材料和纳米蒙脱土加入到环己醇六磷酸酯中，在30℃下进行超声处理4h，超声频率为20kHz、超声波功率为400W，超声处理后的混合物中加入剩余的原料，混合均匀，即得磷系混合阻燃剂。

[0028] 实施例3

[0029] 取2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料40份，蒙脱土13份，甲基硅醇钠15份，环己醇六磷酸酯70份，按下列方法制备：将蒙脱土用球磨法研磨至粒径为20-50nm，得纳米蒙脱土；将2-羟乙基苯基次磷酸、石墨烯聚膦腈纳米复合材料和纳米蒙脱土加入到环己醇六磷酸酯中，在40℃下进行超声处理3h，超声频率为20kHz、超声波功率为400W，超声处理后的混合物中加入剩余的原料，混合均匀，即得磷系混合阻燃剂。

[0030] 实施例4

[0031] 取2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料50份，蒙脱土15份，甲基硅醇钠10份，环己醇六磷酸酯80份，按下列方法制备：将蒙脱土用球磨法研磨至粒径为20-50nm，得纳米蒙脱土；将2-羟乙基苯基次磷酸、石墨烯聚膦腈纳米复合材料和纳米蒙脱土加入到环己醇六磷酸酯中，在40℃下进行超声处理2h，超声频率为20kHz、超声波功率为400W，超声处理后的混合物中加入剩余的原料，混合均匀，即得磷系混合阻燃剂。

[0032] 实施例5

[0033] 取2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料35份，蒙脱土15份，甲基硅醇钠17份，石蜡15份，三聚氰胺8份，环己醇六磷酸酯70份，按照实施例1的方法制得磷系混合阻燃剂。

[0034] 实施例6

[0035] 取2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料30份，蒙脱土10份，甲基硅醇钠20份，石蜡20份，三聚氰胺5份，环己醇六磷酸酯50份，按照实施例2的方法制得磷系混合阻燃剂。

[0036] 实施例7

[0037] 取2-羟乙基苯基次磷酸100份，石墨烯聚膦腈纳米复合材料50份，蒙脱土13份，甲基硅醇钠10份，石蜡10份，三聚氰胺10份，环己醇六磷酸酯80份，按照实施例1的方法制得磷系混合阻燃剂。

[0038] 对按照上述方案制备的磷系混合阻燃剂进行热稳定性、极限氧指数、熔融滴落物数的测试，结果见下表1。

[0039]

[0040] 将本发明磷系混合阻燃剂涂在纤维上，测试纤维的可纺性，可纺性主要从纺丝时过滤器、组件更换周期、预取向丝（POY）满卷率等几个角度考察，其等级标准为：过滤器更换周期≥72h，组件更换周期≥20天，POY满卷率90%以上为“好”；过滤器更换周期≥60h，组件更换周期≥15天，POY满卷率90%以上为“较好”；过滤器更换周期≤48h，组件更换周期≤12天，POY满卷率90%以上为“差”，结果见下表2。

[0041]