一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂及其制备方法

摘要

本发明提供了一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝56‑74份、亚膦酸铝22‑31份、六苯基三聚磷腈14‑23份、改性玻璃微球5‑9份、云母3‑7份、改性蛭石1‑5份、硅烷偶联剂1‑3份和热稳定剂2‑5份；本发明通过将亚磷酸铝和改性玻璃微球、云母、改性蛭石等组分进行复配，制得的复合阻燃剂具有优异的阻燃效果，并且可以显著提升材料的力学性能，尤其对于PVC材料的发展和应用具有重要的意义。

权利要求

1.一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，其特征在于，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝56‑64份、亚膦酸铝22‑31份、六苯氧基三聚磷氰14‑23份、改性玻璃微球5‑9份、云母3‑7份、改性蛭石1‑5份、硅烷偶联剂1‑3份和热稳定剂2‑5份；其中，所述改性蛭石的制备方法为：将原矿蛭石经球磨机粉碎至50‑100目，得到蛭石粉末；将10g蛭石粉末加入到3‑

5mol/L的300‑400ml盐酸水溶液中，升温至70‑90℃，搅拌4h，过滤、洗涤至中性，130℃烘干

15‑20h，研磨至小于100目，得到改性蛭石；所述热稳定剂为质量比为1‑3:1:1‑3的月桂酸锌、硫酸锌和氧化铈；所述改性玻璃微球的制备方法为：将玻璃微球在550℃马弗炉中烧蚀

1‑1.5h，然后将烧蚀后的玻璃微球再浸渍在活性润滑剂中4‑5h，随后取出烘干并在340℃马弗炉中烧结，获得改性玻璃微球；其中，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm的聚四氟乙烯50‑53％、氧化镧1‑3％和氧化铈0.5‑2%，余量为乙醇。

2.根据权利要求1所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂，其特征在于，所述玻璃微球直径为

9‑12μm。

3.根据权利要求1所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂，其特征在于，所述云母为2000‑

3000目。

4.根据权利要求1所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂，其特征在于，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm聚四氟乙烯52％、氧化镧2％和氧化铈1%，余量为乙醇。

6.权利要求1‑5任一项所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，（1）将复合阻燃剂的组分放置于变频搅拌机中进行低速混合和高速混合两级均匀混合；

（2）将混合均匀的物料输送至离心式振动筛分机进行筛分，制得复合阻燃剂。

7.根据权利要求6所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，低速混合的搅拌速度为700‑1000rpm，混合时间5‑10min，不控温，高速混合的搅拌速度为3000‑

4000rpm，温度控制在60‑70℃，混合时间30‑40min。

说明书

一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于阻燃剂技术领域，具体涉及一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 亚磷酸铝是一种新型的环保无卤无机磷系阻燃剂，具有微溶于水，不易挥发，且磷含量高，热稳定性好等特点。由于亚磷酸铝含磷量高，具有热稳定性好、水溶性小、阻燃效力大等优点，用在PVC塑料上，具有比较好的阻燃效果。但是随着PVC材料应用领域的增加，单一使用亚磷酸铝已经无法达到市场应用要求，并且研究发现单一添加亚磷酸铝时，容易导致PVC材料的力学性能降低的情况发生。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂及其制备方法，通过将亚磷酸铝和其余组分进行复配，制得的复合阻燃剂具有优异的阻燃效果，并且可以提升材料的力学性能。

[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

[0005] 一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝56‑74份、亚膦酸铝22‑31份、六苯基三聚磷腈14‑23份、改性玻璃微球5‑9份、云母3‑7份、改性蛭石1‑5份、硅烷偶联剂1‑3份和热稳定剂2‑5份；所述改性蛭石的制备方法为：将原矿蛭石经球磨机粉碎至50‑100目，得到蛭石粉末； 将10g蛭石粉末加入到3‑5mol/L的300‑400ml盐酸水溶液中，升温至70‑90℃，搅拌4h，过滤、洗涤制中性，130℃烘干15‑20h，研磨至小于
100目后得到改性蛭石；

[0006] 所述改性玻璃微球的制备方法为：将玻璃微球在550℃马弗炉中烧蚀1‑1.5h，然后将烧蚀后的玻璃微球在浸渍在活性润滑剂中4‑5h，随后取出烘干并在340℃马弗炉中烧结，获得改性玻璃微球；其中，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm聚四氟乙烯50‑53％、氧化镧1‑3％和氧化铈0.5‑2%，余量为乙醇。

[0007] 所述粒径≤12 μm聚四氟乙烯，购自，默克，430943。

[0008] 进一步地，所述玻璃微球直径为9‑12μm。

[0009] 进一步地，所述云母为2000‑3000目。

[0010] 进一步地，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。

[0011] 进一步地，所述热稳定剂为乙酸锌、月桂酸锌、硫酸锌或氧化铈中的一种或多种。

[0012] 进一步地，所述热稳定剂为质量比为1‑3:1:1‑3的月桂酸锌、硫酸锌和氧化铈。

[0013] 进一步地，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm聚四氟乙烯52％、氧化镧2％和氧化铈1%，余量为乙醇。

[0014] 本发明还提供了所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂的制备方法，

[0015] （1）将复合阻燃剂的组分放置于变频搅拌机中进行低速混合和高速混合两级均匀混合；

[0016] （2）将混合均匀的物料输送至离心式振动筛分机进行筛分，制得复合阻燃剂。

[0017] 进一步地，低速混合的搅拌速度为700‑1000rpm/min，混合时间5‑10min，不控温，高速混合的搅拌速度为3000‑4000rpm/min，温度控制在60‑70℃，混合时间30‑40min。

[0018] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

[0019] 本发明提供了一种种含亚磷酸铝的复合阻燃剂及其制备方法，通过将亚磷酸铝和改性玻璃微球、云母、改性蛭石等组分进行复配，制得的复合阻燃剂具有优异的阻燃效果，并且可以显著提升材料的力学性能，尤其对于PVC材料的发展和应用具有重要的意义。

具体实施方式

[0020] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0021] 一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝56‑74份、亚膦酸铝22‑31份、六苯基三聚磷腈14‑23份、改性玻璃微球5‑9份、云母3‑7份、改性蛭石1‑5份、硅烷偶联剂1‑3份和热稳定剂2‑5份；所述改性蛭石的制备方法为：将原矿蛭石经球磨机粉碎至50‑100目，得到蛭石粉末； 将10g蛭石粉末加入到3‑5mol/L的300‑400ml盐酸水溶液中，升温至70‑90℃，搅拌4h，过滤、洗涤制中性，130℃烘干15‑20h，研磨至小于
100目后得到改性蛭石；

[0022] 所述改性玻璃微球的制备方法为：将玻璃微球在550℃马弗炉中烧蚀1‑1.5h，然后将烧蚀后的玻璃微球在浸渍在活性润滑剂中4‑5h，随后取出烘干并在340℃马弗炉中烧结，获得改性玻璃微球；其中，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm聚四氟乙烯50‑53％、氧化镧1‑3％和氧化铈0.5‑2%，余量为乙醇。

[0023] 所述粒径≤12 μm聚四氟乙烯，购自，默克，430943。

[0024] 本实施例玻璃微球直径为9‑12μm。

[0025] 本实施例云母为2000‑3000目。

[0026] 本实施例硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。

[0027] 本实施例热稳定剂为乙酸锌、月桂酸锌、硫酸锌或氧化铈中的一种或多种。

[0028] 本实施例热稳定剂为质量比为1‑3:1:1‑3的月桂酸锌、硫酸锌和氧化铈。

[0029] 本实施例活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm聚四氟乙烯52％、氧化镧2％和氧化铈1%，余量为乙醇。

[0030] 本实施例的含亚磷酸铝的复合阻燃剂的制备方法，

[0031] （1）将复合阻燃剂的组分放置于变频搅拌机中进行低速混合和高速混合两级均匀混合；

[0032] （2）将混合均匀的物料输送至离心式振动筛分机进行筛分，制得复合阻燃剂。

[0033] 本实施例低速混合的搅拌速度为700‑1000rpm/min，混合时间5‑10min，不控温，高速混合的搅拌速度为3000‑4000rpm/min，温度控制在60‑70℃，混合时间30‑40min。

[0034] 实施例1

[0035] 本实施例提供了一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝65份、亚膦酸铝27份、六苯基三聚磷腈21份、改性玻璃微球7份、云母5份、改性蛭石3份、2份硅烷偶联剂和热稳定剂3份；所述改性蛭石的制备方法为：将原矿蛭石经球磨机粉碎至80目，得到蛭石粉末； 将10g蛭石粉末加入到4mol/L的350ml盐酸水溶液中，升温至85℃，搅拌4h，过滤、洗涤制中性，130℃烘干17h，研磨至小于100目后得到改性蛭石。

[0036] 二乙基次膦酸铝，CAS：225789‑38‑8。六苯基三聚磷腈，CAS: 1110‑78‑7。

[0037] 所述改性玻璃微球的制备方法为：将玻璃微球在550℃马弗炉中烧蚀1h，然后将烧蚀后的玻璃微球在浸渍在活性润滑剂中5h，随后取出烘干并在340℃马弗炉中烧结，获得改性玻璃微球；其中，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm的聚四氟乙烯52％、氧化镧2％和氧化铈1%，余量为乙醇。

[0038] 所述粒径≤12 μm的聚四氟乙烯，购自默克，430943。

[0039] 所述玻璃微球直径为10μm。

[0040] 所述云母为2500目。

[0041] 所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。

[0042] 所述热稳定剂为质量比为2:1:3的月桂酸锌、硫酸锌和氧化铈。

[0043] 本实施例还提供了所述的含亚磷酸铝的复合阻燃剂的制备方法，

[0044] （1）将复合阻燃剂的组分放置于变频搅拌机中进行低速混合和高速混合两级均匀混合；

[0045] （2）将混合均匀的物料输送至离心式振动筛分机进行筛分，制得复合阻燃剂。

[0046] 低速混合的搅拌速度为900rpm/min，混合时间10min，不控温，高速混合的搅拌速度为3500rpm/min，温度控制在65℃，混合时间35min。

[0047] 实施例2

[0048] 本实施例与实施例1的区别为：一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝56份、亚膦酸铝31份、六苯基三聚磷腈23份、改性玻璃微球5份、云母3份、改性蛭石1份、硅烷偶联剂2份和热稳定剂2份。

[0049] 实施例3

[0050] 本实施例与实施例1的区别为：一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝57份、亚膦酸铝25份、六苯基三聚磷腈22份、改性玻璃微球8份、云母4份、改性蛭石2份、硅烷偶联剂3份和热稳定剂4份。

[0051] 实施例4

[0052] 本实施例与实施例1的区别为：所述改性蛭石的制备方法为：将原矿蛭石经球磨机粉碎至60目，得到蛭石粉末； 将10g蛭石粉末加入到5mol/L的400ml盐酸水溶液中，升温至90℃，搅拌4h，过滤、洗涤制中性，130℃烘干15h，研磨至小于100目后得到改性蛭石。

[0053] 实施例5

[0054] 本实施例与实施例1的区别为：所述改性玻璃微球的制备方法为：将玻璃微球在550℃马弗炉中烧蚀1h，然后将烧蚀后的玻璃微球在浸渍在活性润滑剂中4h，随后取出烘干并在340℃马弗炉中烧结，获得改性玻璃微球；其中，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm聚四氟乙烯53％、氧化镧1％和氧化铈2%，余量为乙醇。

[0055] 实施例6

[0056] 本实施例与实施例1的区别为：所述热稳定剂为质量比为3:1:1的月桂酸锌、硫酸锌和氧化铈。

[0057] 对比例1

[0058] 本对比例与实施例1的区别为：一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝50份、亚膦酸铝35份、六苯基三聚磷腈12份、改性玻璃微球4份、云母9份、改性蛭石2份、硅烷偶联剂2份和热稳定剂6份。

[0059] 对比例2

[0060] 本对比例与实施例1的区别为：所述改性蛭石的制备方法为：将原矿蛭石经球磨机粉碎至150目，得到蛭石粉末； 将10g蛭石粉末加入到2mol/L的500ml盐酸水溶液中，升温至75℃，搅拌4h，过滤、洗涤制中性，130℃烘干15h，研磨至小于100目后得到改性蛭石。

[0061] 对比例3

[0062] 本对比例与实施例1的区别为：所述改性玻璃微球的制备方法为：将玻璃微球在550℃马弗炉中烧蚀1h，然后将烧蚀后的玻璃微球在浸渍在活性润滑剂中4h，随后取出烘干并在340℃马弗炉中烧结，获得改性玻璃微球；其中，所述活性润滑剂包括以下质量百分数的组分：粒径≤12 μm聚四氟乙烯55％、氧化镧5％，余量为乙醇。

[0063] 对比例4

[0064] 本对比例与实施例1的区别为：所述热稳定剂为质量比为1:3:0.5的月桂酸锌、氧化锌和氧化镧。

[0065] 对比例5

[0066] 本对比例与实施例1的区别为：一种含亚磷酸铝的复合阻燃剂，由按重量份计的以下组分制成：二乙基次膦酸铝65份、亚膦酸铝32份、六苯基三聚磷腈18份、云母9份、蛭石3份、硅烷偶联剂2份和热稳定剂3份。

[0067] 性能测试

[0068] 将实施例和对比例制备的复合阻燃剂应用于常规PVC材料中，按照国家标准测试材料的性能，性能测试结果见表1。

[0069] 表1性能测试结果

[0070]

[0071] 从实施例1‑3及对比例1‑5中看出，本发明的产品具有优异的阻燃性能，同时阻燃性能和拉伸强度性能可实现协调改进，从对比例1‑5中看出，不同的方法制备的复合阻燃剂，产品的性能均有变差趋势，只有采用本发明的方法制备的产品，产品的性能效果最为显著。

[0072] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。