一种高耐热微胶囊阻燃剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高耐热微胶囊阻燃剂及其制备方法，芯材为阻燃剂，囊材是以磷腈和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香烃多胺中一种或几种反应的聚磷腈交联聚合物，囊材与芯材的质量比为0.1:1‑5:1。其制备方法是将阻燃剂分散于溶剂中；然后加入磷腈和联苯多胺稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种，加入缚酸剂，反应即得。本发明的囊材含大量芳香烃结构，可避免化学弱键，具有更高的耐热性，成炭性能好；且囊材中含有氮和磷元素较多的聚磷腈交联结构体和亚氨基基团，具有氮‑磷协同阻燃的特性，并与芯材具有较好的分时阻燃效果；与主链含芳香环的聚合物基体尤其相容性好，复合材料的力学性能优异，并对聚合物基体不会有明显的染色效果。

权利要求

1.一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述高耐热微胶囊阻燃剂的芯材为阻燃剂，囊材是以磷腈和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香烃多胺中一种或几种反应的聚磷腈交联聚合物，囊材与芯材的质量比为0.1:1 5:1。

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2.根据权利要求1所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，囊材与芯材的质量比为0.4:1 2:1。

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3.根据权利要求1所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述高耐热微胶囊阻燃剂的粒径为600 nm 1600 nm。

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4.根据权利要求3所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述高耐热微胶囊阻燃剂的粒径为800 nm 1300 nm。

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5.根据权利要求1所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂为无机阻燃剂、有机硅阻燃剂或磷-氮系阻燃剂中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝、有机硅氧烷或三聚氰胺磷酸盐。

7.根据权利要求1所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述磷腈为环磷腈或线性聚磷腈中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述磷腈为六氯环三磷腈。

9.根据权利要求1所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述杂环芳香多胺为五元杂环芳香烃多胺或六元杂环芳香烃多胺一种或几种；所述联苯多胺为联苯二胺、联苯四胺、二甲基联苯二胺或二羟基联苯二胺中的一种或几种；所述稠环芳香烃多胺为萘多胺类、蒽多胺类或菲多胺类中的一种或几种。

10.根据权利要求9所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂，其特征在于，所述联苯多胺为3,

3’,4,4’-联苯四胺；所述稠环芳香烃多胺为1,5-二氨基萘。

11.权利要求1-10任一项所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）利用分散剂将阻燃剂均匀的分散于溶剂中，得到阻燃剂的分散液；

（2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）得到的阻燃剂的分散液中加入磷腈和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种，同时加入缚酸剂，并加入弱酸调节pH值至中性，同时通入惰性气体，使得体系处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

（3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤洗涤，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粉末状的高耐热微胶囊阻燃剂。

12.根据权利要求11所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的分散剂为聚乙烯醇、明胶、六聚偏磷酸钠、三聚磷酸钠、十二烷基磺酸钠、OP乳化剂或全氟辛酸中的一种或几种；所述的溶剂为氯仿、二氧六环、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、甲醛、甲醇、乙醇、二氯甲烷、丁醇、丁二醇、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或者复配溶剂。

13.根据权利要求11所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述缚酸剂为吡啶、三乙胺、碳酸钾或碳酸钠的一种或几种；所述弱酸为碳酸、醋酸或次氯酸的一种或几种。

14.根据权利要求11所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的磷腈和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种的摩尔质量比为1:1 1:6；联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种与缚酸剂的摩尔比~为1:2 1:4，反应的时间为1-8 h。

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15.根据权利要求11所述的一种高耐热微胶囊阻燃剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的洗涤是指用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤1-3次。

说明书

一种高耐热微胶囊阻燃剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于阻燃剂改性领域，具体涉及一种高耐热微胶囊阻燃剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 微胶囊化技术是指利用天然或者合成的包覆材料，将被包覆物质包覆起来，形成直径为1 1000 μm的一种具有封闭囊壁结构的微型胶囊技术。在阻燃技术领域，内部囊芯的~阻燃剂与聚合物基体隔开，初期不受外界的影响，而在适当的条件下，囊壁破裂使得囊芯直接作用于聚合物基体，给可控阻燃和不同燃烧进程的阻燃控制带来便捷和高效。

[0003]  目前采用的囊材均为热固性树脂，如专利CN1480253A、CN102229712A、CN101812305A、CN101376812、CN101362836A 及CN101812186A 中，大都单纯以脲醛树脂、三聚氰胺/甲醛树脂、蜜胺树脂、环氧树脂以及硅凝胶等对阻燃剂进行包覆，制得了耐水性和稳定性优良的阻燃剂粉末，与未包覆阻燃剂相比，微胶囊阻燃剂的水溶性明显降低，阻燃性和稳定性也得到一定提高。然而在加工过程中热固性囊材易被挤压而部分破裂，影响包覆效果，另外，由于添加型阻燃剂在添加过程中存在分散性和相容性等问题，这些微胶囊阻燃剂尽管在分散性上得到提高，但与一些基体的相容性提高不明显，对材料的物理机械性能产生不良影响，同时，囊材功能单一，无法与芯材起到一定的协同阻燃效果，而且耐热性差，并不适合在较高加工温度的聚合物中使用。

发明内容

[0004] 为克服上述技术问题，本发明的首要目的在于提供一种囊材包覆效果好，与基体相容性好，阻燃性能优异的高耐热微胶囊阻燃剂。

[0005] 本发明的另一目的在于提供上述高耐热微胶囊阻燃剂的制备方法。

[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0007] 一种高耐热微胶囊阻燃剂，所述高耐热微胶囊阻燃剂的芯材为阻燃剂，囊材是以磷腈和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香烃多胺中一种或几种反应的聚磷腈交联聚合物，囊材与芯材的质量比为0.1:1 5:1，优选质量比为0.4:1 2:1。~ ~

[0008] 本发明的微胶囊阻燃剂是以一种高耐热的聚磷腈交联聚合物作为囊材，包覆传统的阻燃剂形成的一种核-壳结构的微胶囊阻燃剂，微胶囊阻燃剂的粒径为600-1600 nm，如果微胶囊阻燃剂的粒径太大，当添加到聚合物基体中，聚合物的力学性能会下降，因此微胶囊阻燃剂的粒径优选800 nm -1300 nm。

[0009] 本发明所述的阻燃剂的种类并无特别限制，包括但不限于无机阻燃剂、有机硅阻燃剂或磷-氮系阻燃剂中的一种或几种。

[0010] 其中所述无机阻燃剂可以为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌等，优选氢氧化铝；

[0011] 所述有机硅阻燃剂可以为有机硅氧烷可以为笼形倍半硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、双

[0012] 环笼状磷酸酯硅氧烷等，优选笼形倍半硅氧烷；

[0013] 所述磷-氮系阻燃剂可以为三聚氰胺磷酸盐、聚磷酸铵、季戊四醇三聚氰胺磷酸酯[0014] 等，优选三聚氰胺磷酸盐。

[0015] 三聚氰胺磷酸盐在燃烧过程中释放出的氢自由基可起到抑制燃烧的作用，燃烧过程中产生的炭层主要是聚合物成炭的多孔炭层，且三聚氰胺磷酸盐燃烧过程中可以转化为交联聚合物(PNO)x，使得炭层进一步增固加强，因此本发明优选三聚氰胺磷酸盐。

[0016] 本发明所述的磷腈为环磷腈或线性聚磷腈中的一种或几种，优选六氯环三磷腈；

[0017] 其中所述杂环芳香多胺为五元杂环芳香烃多胺或六元杂环芳香烃多胺一种或几种；五元杂环芳香烃多胺可以为噻吩多胺类、呋喃多胺类或吡咯多胺类中的一种或几种；所述六元杂环芳香烃多胺可以为嘧啶多胺类、喹啉多胺类或吲哚多胺类中的一种或几种。

[0018] 本发明优选联苯多胺或稠环芳香烃多胺，所述联苯多胺为联苯二胺、联苯四胺、二甲基联苯二胺或二羟基联苯二胺中的一种或几种，更优选为3,3’,4,4’-联苯四胺；所述稠环芳香烃多胺为萘多胺类、蒽多胺类或菲多胺类中的一种或几种，更优选1,5-二氨基萘。

[0019] 本发明的囊材优选六氯环三磷腈与3,3’,4,4’-联苯四胺、六氯环三磷腈与1,5-二氨基萘反应生成的聚磷腈交联聚合物，该囊材不仅具备更高的耐热性，且由于聚磷腈交联聚合物中含较多氮元素和磷元素，可以显著发挥氮-磷协同阻燃效应。

[0020] 本发明还提供了上述一种高耐热微胶囊阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

[0021] （1）利用分散剂将阻燃剂均匀的分散于溶剂中，得到阻燃剂的分散液；

[0022] （2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）得到的阻燃剂的分散液中[0023] 加入磷腈和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种，同时加入缚酸剂，并加入弱酸调节pH值至中性，同时通入惰性气体，使得体系处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

[0024] （3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤洗涤，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粉末状的高耐热微胶囊阻燃剂。

[0025] 其中，步骤（1）中所述的分散剂为聚乙烯醇、明胶、六聚偏磷酸钠、三聚磷酸钠、十二烷基磺酸钠、OP乳化剂或全氟辛酸中的一种或几种；

[0026] 步骤（1）中所述的溶剂为氯仿、二氧六环、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、甲醛、甲醇、乙醇、二氯甲烷、丁醇、丁二醇、N’N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃或N’N-二甲基甲酰胺中的一种或者复配溶剂。

[0027] 步骤（2）中所述缚酸剂为吡啶、三乙胺、碳酸钾或碳酸钠的一种或几种；

[0028] 步骤（2）中所述弱酸为碳酸、醋酸或次氯酸的一种或几种。

[0029] 步骤（2）中所述的磷腈和和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种的摩尔质量比为1:1 1:6；联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种与~缚酸剂的摩尔比为1:2 1:4，反应的时间为1-8 h。
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[0030] 步骤（3）中所述的洗涤是指用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤1-3次。

[0031] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0032] （1）本发明采用磷腈和联苯多胺、稠环芳香烃多胺或杂环芳香多胺中一种或几种反应生成的聚磷腈交联聚合物作为囊材，包覆囊材中含大量芳香烃结构，可避免化学弱键，包覆阻燃剂形成的微胶囊阻燃剂具有更高的耐热性，成炭性能好，适合通过熔融共混法制备加工温度较高的阻燃聚合物复合材料，且该类囊材对于不同芯材均具有较好的包覆效果，适用性极广；

[0033] （2）本发明的包覆囊材含有氮元素和磷元素较多的磷腈交联结构体以及亚氨基官能团，可以在阻燃聚合物进程中将发挥一定的氮-磷协同阻燃作用，且与内部芯材具有较好的分时阻燃效果，同时囊材中含有的芳香烃结构与主链含芳香环的聚合物基体尤其相容性好，将制备的微胶囊阻燃剂添加到基体中，所制备的复合材料不仅力学性能上有明显提升，并且具有更高的极限氧指数和更好的垂直燃烧性能；另外，制备的微胶囊阻燃剂粉末本身为白色或淡黄色，可以有效屏蔽传统阻燃剂的颜色，对聚合物基体并不会有明显的染色效果，有助于保持聚合物基体本质色；

[0034] （3）本发明整个工艺过程方便可控，工业应用性强。

附图说明

[0035] 图1是实施例5制备的一种高耐热微胶囊阻燃剂的高倍扫描电镜图片。

[0036] 图2为实施例5制备的一种高耐热微胶囊阻燃剂的低倍扫描电镜图片。

[0037] 图3为实施例5制备的一种高耐热微胶囊阻燃剂的粒径分布图。

具体实施方式

[0038] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

[0039] 实施例1：

[0040] （1）在三口烧瓶中加入10 g氢氧化铝，加入200 ml乙醇溶剂，并加入10 ml分散[0041] 剂十二烷基磺酸钠，机械搅拌0.5 h 1 h制备得氢氧化铝分散液；~

[0042] （2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）得到的氢氧化铝分散液中加入六氯环三磷腈，接着加入3,3’,4,4’-联苯四胺，同时加入缚酸剂三乙胺，其中所述的六氯环三磷腈和3,3’,4,4’-联苯四胺的摩尔比为2:3，3,3’,4,4’-联苯四胺与缚酸剂三乙胺的摩尔比为1:4，反应时间为6 h，并加入醋酸调节pH值至中性，同时通入N2，使得整体处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

[0043] （3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤，用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤3次，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粒径大小为0.9 μm的微胶囊氢氧化铝阻燃剂，其中，囊材与芯材的质量比为0.4:1。

[0044] 实施例2：

[0045] （1）在三口烧瓶中加入10 g笼形倍半硅氧烷，加入200 ml溶剂丙酮，并加入10 ml分散剂聚乙烯醇，机械搅拌0.5 h 1 h制得笼形倍半硅氧烷分散液；~

[0046] （2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）得到的笼形倍半硅氧烷分散液中加入六氯环三磷腈，接着加入3,3’,4,4’-联苯四胺，同时加入缚酸剂吡啶，其中所述的六氯环三磷腈和3,3’,4,4’-联苯四胺的摩尔比为2:3，3,3’,4,4’-联苯四胺与缚酸剂三乙胺的摩尔比为1:4，反应时间为6 h，并加入碳酸调节pH值至中性，同时通入N2，使得整体处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

[0047] （3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤，用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤3次，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粒径大小为0.9μm的微胶囊笼状倍半硅氧烷阻燃剂，其中，囊材与芯材的质量比为0.4:1。

[0048] 实施例3：

[0049] （1）在三口烧瓶中加入10 g三聚氰胺磷酸盐，加入200 ml溶剂二甲苯，并加入10 ml分散剂三聚磷酸钠，机械搅拌0.5 h 1 h制备得三聚氰胺磷酸盐分散液；~

[0050] （2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）得到的三聚氰胺磷酸盐分散液中加入六氯环三磷腈，接着加入3,3’,4,4’-联苯四胺，同时加入缚酸剂三乙胺，其中所述的六氯环三磷腈和3,3’,4,4’-联苯四胺的摩尔比为2:3，3,3’,4,4’-联苯四胺与缚酸剂三乙胺的摩尔比为1:4，反应时间为6 h，并加入次氯酸调节pH值至中性，同时通入N2，使得整体处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

[0051] （3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤，用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤3次，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粒径大小为0.9 μm的微胶囊三聚氰胺磷酸盐阻燃剂，其中，囊材与芯材的质量比为0.4:1。

[0052] 实施例4：

[0053] （1）在三口烧瓶中加入10 g三聚氰胺磷酸盐，加入200 ml溶剂乙醇，并加入10 ml分散剂十二烷基磺酸钠，机械搅拌0.5 h 1 h制备得三聚氰胺磷酸盐分散液；~

[0054] （2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）得到的三聚氰胺磷酸盐分散液中加入六氯环三磷腈，接着加入1,5-二氨基萘，同时加入缚酸剂吡啶，其中所述的六氯环三磷腈和1,5-二氨基萘的摩尔比为1:3，1,5-二氨基萘与缚酸剂的摩尔比为1:2，反应时间为6 h，并加入碳酸调节pH值至中性，同时通入N2，使得整体处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

[0055] （3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤，用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤3次，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粒径大小为0.9 μm的微胶囊化三聚氰胺磷酸盐阻燃剂，其中，囊材与芯材的质量比为0.4:1。

[0056] 实施例5：

[0057] （1）在三口烧瓶中加入10 g三聚氰胺磷酸盐，加入200 ml溶剂乙醇，并加入10 ml分散剂十二烷基磺酸钠，机械搅拌0.5 h 1 h制备得三聚氰胺磷酸盐分散液；~

[0058] （2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）的三聚氰胺磷酸盐分散液中加入六氯环三磷腈，接着加入1,5-二氨基萘，同时加入缚酸剂吡啶，其中所述的六氯环三磷腈和1,5-二氨基萘的摩尔比为1:4，1,5-二氨基萘与缚酸剂的摩尔比为1:2，反应时间为7h，并加入碳酸调节pH值至中性，同时通入N2，使得整体处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

[0059] （3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤，用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤3次，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粒径大小为1.2μm的微胶囊三聚氰胺磷酸盐阻燃剂，其中，囊材与芯材的质量比为0.8:1。

[0060] 如图1-2所示，是本实施例制备的高耐热微胶囊阻燃剂的高倍和低倍扫描电镜图片，由图中可以看出，当囊材与芯材的质量比为0.8:1时，囊材可以将芯材进行较好的包覆，且包覆层的表面致密和平滑，整个微胶囊呈近似球状，相互之间独立性较强不易粘连。

[0061] 由图3的粒径分布图中可以看出，本实施例制备的高耐热微胶囊阻燃剂粒径分布均匀，因为采用较多的囊材对芯材进行包覆，使得囊材的多种组分形成的预聚体倾向于向表面张力较大的粒子聚集并进一步反应交联，使得整个微胶囊的粒径趋向均匀，粒径分布也就变窄。

[0062] 实施例6：

[0063] （1）在三口烧瓶中加入10 g三聚氰胺磷酸盐，加入200 ml溶剂乙醇，并加入10 ml分散剂十二烷基磺酸钠，机械搅拌0.5 h 1 h制备得三聚氰胺磷酸盐分散液；~

[0064] （2）在机械搅拌、并且超声和室温状态下向步骤（1）得到的三聚氰胺磷酸盐分散液中加入六氯环三磷腈，接着加入1,5-二氨基萘，同时加入缚酸剂吡啶，其中所述的六氯环三磷腈和1,5-二氨基萘的摩尔比为1:5，1,5-二氨基萘与缚酸剂的摩尔比为1:2，反应时间为8 h，并加入次氯酸调节pH值至中性，同时通入N2，使得整体处于无氧状态下反应，得到一种白色或淡黄色固体块状物；

[0065] （3）将步骤（2）制得的白色或淡黄色固体块状物经真空抽滤，用二氧六环、四氢呋喃、乙醇、去离子水先后洗涤3次，再冷冻干燥、粉碎研磨，得到粒径大小为1.5 μm的微胶囊三聚氰胺磷酸盐阻燃剂，其中，囊材与芯材的质量比为1:1。

[0066] 对比例：

[0067] 参照中国发明专利申请号为201110102975.1制备了一种三聚氰胺/甲醛树脂包覆三聚氰胺磷酸盐，控制微胶囊阻燃剂的粒径大小为0.9 μm，囊材与芯材的质量比为0.4:1。

[0068] 将实施例1-6和对比例制备得到的微胶囊阻燃剂在氮气氛围下进行热失重性能测试，测试结果如表1所示。

[0069] 表1 实施例和对比例的微胶囊阻燃剂在氮气氛围下的热失重性能

[0070]

[0071] 由表1的结果可以看出，实施例1-3采用六氯环三磷腈和3,3’,4,4’-联苯四胺制备的囊材包覆三种不同的传统阻燃剂芯材，发现微胶囊阻燃剂的开始降解温度、降解50%（质量分数）温度和最大失重速率温度均比对比例的三聚氰胺/甲醛树脂所对应的开始降解温度、降解50%（质量分数）温度和最大失重速率温度要高，说明制备的微胶囊阻燃剂在耐热性能方面有明显提升，并且，广泛适用于不同种类的传统阻燃剂包覆制备过程。同时，从实施例3和实施例4可以看出，当采用六氯环三磷腈和1,5-二氨基萘制备微胶囊的囊材，可以进一步提高阻燃剂的耐热性。对比实施例4-6后可以发现，当囊材组分中1,5-二氨基萘摩尔数的提升，能够形成更厚的囊材，制备成粒径更大的微胶囊阻燃剂，其在耐热性方面，相比囊材较薄的阻燃剂有进一步明显地提升，尤其是相对于对比例，所制备的阻燃剂无论是在耐热性还是在最终的成炭性能上均有显著提升，这归结为1,5-二氨基萘本身具备高耐热性，并且与六氯环三磷腈反应充分，形成较多的预聚体聚集在传统阻燃剂的表面，并进一步形成交联结构的囊材包覆传统阻燃剂，同时，稠环芳香烃本身具备较高的成炭性，所以，最终成炭性会更高。

[0072] 综上可知，实施例1-6的耐热性和残炭量明显高于对比例，表明本发明的微胶囊阻燃剂具有较高的耐热性，且成炭性能好，适合通过熔融共混法制备加工温度较高的阻燃聚合物复合材料。

[0073] 将实施例1-6和对比例的微胶囊阻燃剂在230 ℃-260 ℃与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）按表2所示重量比混合，通过双螺杆挤出机中挤出造粒，制得聚合物阻燃测试试样和力学测试试样，测试其阻燃性能及力学性能，测试结果如表2-3所示。

[0074] 表2 未添加阻燃剂的纯PET试样和添加微胶囊阻燃剂后复合材料的阻燃性能对比[0075]

[0076] 由表2的结果可以看出，添加实施例1-6的微胶囊阻燃剂的复合材料的极限氧指数大

[0077] 于30，但是由于PET本身受热易滴落，所以需要添加一定量的抗滴落剂，同时，囊材中含氮元素、磷元素较多的磷腈交联结构体以及亚氨基官能团可以显著发挥氮-磷协同阻燃效应，使得PET通过UL-94垂直燃烧的V-0级测试，与对比例相比，不仅在极限氧指数方面更具优势，在垂直燃烧方面也表现出较好的阻燃性能。

[0078] 表3添加有微胶囊阻燃剂的复合材料的力学性能

[0079]

[0080] 由表3的结果可以看出，实施例1-3和对比例相比，在微胶囊粒径基本一致的情况下，制备的复合材料在拉伸强度和缺口冲击强度方面略微有些提升；实施例3和实施例4相比，采用1,5-二氨基萘作为囊壁组分制备的微胶囊比3,3’,4,4’-联苯四胺作为囊壁组分制备的微胶囊和PET基体的相容性更好，其拉伸强度和缺口冲击强度均有所提升；对比实施例4-6，当微胶囊囊材的厚度随着1,5-二氨基萘组分的增加而增大时，微胶囊在PET基体中体现出更好的相容性和分散性，力学性能得到进一步提升，但是，粒径过大也会导致复合材料的力学性能下降，因为太大的颗粒添加到复合材料中，可能会成为引发断裂的缺陷，导致拉伸强度和缺口冲击强度的下降。而相对于对比例，添加本发明制备的一种微胶囊阻燃剂对复合材料的力学性能有显著提升，这表明相对于三聚氰胺/甲醛树脂包覆的阻燃剂，本发明制备的聚磷腈类交联结构体包覆层与主链含芳香环的聚合物基体尤其相容性好，力学性能相对更好。

[0081] 综上，本发明制备的阻燃剂添加到PET基体中，所制备的复合材料不仅力学性能上有明显提升，并且具有更高的极限氧指数和更好的垂直燃烧性能，更重要的是，本发明制备的阻燃剂具备更高的耐热性，对于一些加工温度较高的聚合物，可以避免阻燃剂在聚合物熔融共混加工过程中降解而失效。

[0082] 性能测试方法：

[0083]  粒径：取1 3 ml阻燃剂乙醇（或去离子水）分散液，通过动态光散射-粒子的布朗~运动导致光强的波动，粒子运动速度与粒径相关，通过光强波动变化和光强相关函数计算出粒径及其分布。

[0084]  热失重：将各实施例试样置于氮气氛围中，升温速率为15 ℃/min，测试从室温到900 ℃的热重曲线，并选取开始失重对应的温度、失重达50%（重量百分数）时多对应的温度、最大失重速率所对应的温度作为热性能指标进行对比。

[0085] 残炭量：即热失重到达稳定区后的质量分数，残炭量越高，表示阻燃剂本身的成炭性能越好。

[0086] 极限氧指数（LOI）：依据ASTM D2863，试样尺寸为120 mm*6.5 mm*3.0 mm，每10组数据取平均值作为一次最终结果。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般氧指数＜22 属于易燃材料，氧指数在22-27之间属可燃材料，氧指数＞27属难燃材料。

[0087] 垂直燃烧测试（UL-94）：依据ASTM D3801，试样尺寸为127 mm*12.7 mm*1.6 mm，每5组数据取平均值作为一次最终结果。UL-94的等级分为V-2、V-1、V-0，其中等级为V-0表示材料在垂直方向上的阻燃性能优异。