[发明专利]一种LDHs型复合阻燃剂的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种阻燃剂的制备方法，具体地说是一种LDHs型复合阻燃剂的制备方法，属于无机阻燃剂技术领域。

二、背景技术

传统的含卤阻燃剂具有阻燃效果好、添加量少、对有机质机械性能影响小等优点，被广泛应用于高分子材料的阻燃。但由于含卤阻燃剂居多有毒、致癌且在燃烧时释放出大量的烟雾和卤化氢等有毒气体，产生二次污染，对环境和人类生活的不利影响日益显著，从而迫使各国政府及组织对含卤阻燃剂的使用提出限制措施。因此，开发新型的无卤环保型阻燃剂是阻燃科学发展的趋势，也是目前阻燃领域研究的重点，对人们的生命财产安全也是至关重要的。

层状双羟基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，LDHs)，是由层间阴离子及结晶水分子与带正电荷层板有序组装而形成的化合物，其层板是由金属氢氧化物所构成的正八面体结构。作为一类重要的人工粘土，LDHs已被广泛应用于工业生产的各个领域，如催化剂、紫外和红外吸收材料、生物药品、阻燃剂等。LDHs作为阻燃剂时，无毒、不产生腐蚀性气体、无二次污染、具有显著的抑烟性能。但是无机阻燃剂普遍存在添加量大的问题，常需要将无机阻燃剂与其他阻燃成分复配，以此提高其阻燃效率。同时，由于LDHs表面亲水疏油，与高聚物的亲和性差，在添加量较大时，会恶化聚合物的机械性能，这使得LDHs型阻燃剂的改性优化成为了必然。

聚磷酸铵(Ammonium Polyphosphate，APP)是最早使用的磷系无卤阻燃剂，具有价格便宜、无毒无味、使用安全等优点，被广泛应用于配制膨胀型阻燃剂，以及解决塑料、橡胶、涂料等高分子材料的阻燃问题。但是，APP本身具有较强的吸湿性，易析出材料表面，且热稳定性难以满足某些塑料的加工要求，这一定程度降低了此类阻燃剂的阻燃效率，限制了它的使用范围。

为了弥补无机氢氧化物和聚磷酸铵阻燃剂的上述问题，公开号为CN1475535A的专利采用磷酸根插层水滑石制备阻燃剂，将该阻燃剂加入PE、PVC、EVA等塑料，具有较好的抑烟性能和阻燃性能。公开号为CN101880408A的专利采用磷氮系外包覆无机阻燃剂，所述无机阻燃剂外包覆硅烷偶联剂的双层包覆技术，制备了复合阻燃剂，并将其应用于植物纤维，对植物纤维板的物理化学性能、加工性能和使用性能影响不大。说明对于无机氢氧化物、聚磷酸铵等无卤阻燃剂的制备改性从未停止过，人们渴望得到无卤、性能优异、环境友好的阻燃技术和产品。

三、发明内容

本发明旨在提供一种LDHs型复合阻燃剂的制备方法，本发明复合阻燃剂无卤，热稳定性好，具备很好的成炭、抑烟、抑制熔滴性能，与高分子材料共混后不析出，对材料的机械性能影响小，特别适用于加工温度高，燃烧时产生熔滴的高分子材料。

本发明LDHs型复合阻燃剂的制备方法是按以下步骤操作：

在10-100℃下，将金属盐溶液与碱液混合后制得pH值为8-12的前驱浆液，向所述前驱浆液中加入聚磷酸铵，聚磷酸铵的添加量是每升前驱浆液1-500g，保持温度不变，搅拌反应3-12h后静置晶化12-48h，过滤、洗涤并干燥后得到APP-LDHs，将所述APP-LDHs与偶联剂以及成炭剂混合球磨，得到LDHs型复合阻燃剂；

所述偶联剂的添加量为所述APP-LDHs质量的0.5-5%；

所述成炭剂与所述APP-LDHs的质量比为1：2-10；

所述金属盐中的阳离子为M²⁺和N³⁺，阴离子为NO₃^-、SO₄^2-、Cl^-中的一种或几种，M²⁺为Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Cd²⁺中的一种或两种，N³⁺为Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Ga³⁺、Co³⁺中的一种或两种。

所述碱液选自氨水、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液中的一种或几种。

所述聚磷酸铵的聚合度为100-3000。

所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。