[发明专利]分子自组装微胶囊包覆聚磷酸铵的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种分子自组装微胶囊包覆聚磷酸铵的制备方法。 

背景技术                          

膨胀型无卤阻燃剂具有阻燃低烟、低毒、无腐蚀气体释放等优点，是最具发展前景的无卤阻燃剂，被誉为阻燃技术中的一次革命，成为近年来国内外研究的热点。聚磷酸铵作为膨胀型阻燃剂的主要成分之一，由于其含磷量高、含氮量大、热稳定性好，同时具有价格便宜、毒性较低、使用相对安全等优点，被广泛用作涂料、塑料、纤维、橡胶等的阻燃。但聚磷酸铵由于其自身的化学结构，吸湿性很强，易团聚，与聚合物材料的相容性差，在高温、高湿度的情况下极易向材料表面迁移而渗出，降低材料的综合效能尤其是阻燃性能。虽然高聚合度聚磷酸铵的水溶性得到了显著改善, 但温度较高时仍会因水解等散失有效成分。

为了降低聚磷酸铵的水溶性，提高热稳定性，改善与高分子基材的相容性，可对聚磷酸铵表面进行适当改性。目前较为常见的聚磷酸铵改性技术主要有偶联剂改性技术、表面活性剂改性技术、三聚氰胺改性技术以及微胶囊包覆技术等。其中，用硅烷偶联剂对聚磷酸铵表面进行改性，测试结果表明，改性后的聚磷酸铵粒子表面呈疏水性，在树脂中的分散性得到很大改善。但由于硅烷偶联剂本身价格较高且制备工艺较复杂，不适宜大规模产业化。表面活性剂改性处理聚磷酸铵颗粒表面，改善聚磷酸铵与有机树脂的相容性和分散性，但不能改善其吸湿性。利用三聚氰胺进行表面改性也是近年来研究比较多的课题，较常见的是将一定量的三聚氰胺与聚磷酸铵混合加热，将三聚氰胺包覆在聚磷酸铵的表面，但三聚氰胺本身是极性的，仍然存在吸湿性问题。 

微胶囊包覆技术是目前研究较多，应用面最广的一种技术。国外一些公司如克莱恩公司、孟山都公司及赫司特公司等上市产品均为微胶囊化聚磷酸铵产品。专利EP3531500用三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化聚磷酸铵制备密胺树脂包覆聚磷酸铵；专利US5321027和US5576391在甲醛溶液中用氨基树脂微胶囊化聚磷酸铵；采用以上专利所公开的方法进行微胶囊化包覆时，普遍存在包覆率不易控制，包覆不完全的问题。专利DE2949537、DE3005252和DE3316880公开了用密胺-甲醛树脂或苯酚-甲醛树脂包覆，制备具有抗水解性能、稳定性优良的聚磷酸铵粉料的方法。与未经微胶囊包覆处理的聚磷酸铵相比，包覆后得聚磷酸铵水溶性明显降低，热稳定性提高。但是，采用以上专利所公开的方法进行微胶囊包覆处理时，反应釜内壁会出现大量聚磷酸铵和树脂的结壁现象，恶化反应釜传热。此外，采用此类方法得到的微胶囊包覆聚磷酸铵，粒径明显变粗，甚至有块状物形成，使用时需粉碎处理，造成微胶囊的破裂，稳定性下降。 

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了以水溶性多元醇和2,4-甲苯二异氰酸酯为原料，对聚磷酸铵微胶囊包覆的方法，该方法可提高聚磷酸铵的稳定性，降低其水溶解性，改善与高分子基材的相容性。该方法反应条件温和，工艺操作流程简单，所用原料安全、易得，便于工业化生产。 

本发明是通过下述的技术方案来实现的： 

分子自组装微胶囊包覆聚磷酸铵的制备方法，包括下述的步骤：

首先将水和聚磷酸铵加入到反应釜中，所述的水与聚磷酸铵的重量比例为1:1-5： 

然后加入水溶性多元醇，所述的水溶性多元醇与聚磷酸铵的重量比为1:5-30；

搅拌10-60min，再加入2,4-甲苯二异氰酸酯，2，4-甲苯二异氰酸酯与聚磷酸铵的重量比为1:2-12；

在0-100℃下，搅拌反应10-120分钟，过滤、烘干，得分子自组装微胶囊包覆聚磷酸铵。

优选的，聚磷酸铵与水的重量比1:2-4； 

水溶性多元醇为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇中的任一种；

水溶性多元醇与聚磷酸铵的重量比为1：10-20；

2，4-甲苯二异氰酸酯与聚磷酸铵的重量比为1：4-9。

更优选的，聚磷酸铵与水的重量比1:3。 

水溶性多元醇为1,2-丙二醇。 

水溶性多元醇与聚磷酸铵的重量比为1：15。 

2，4-甲苯二异氰酸酯与聚磷酸铵的重量比为1：6。 

反应温度为20-40℃。