[发明专利]一种高热稳定性无机杂化阻燃剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃材料的制备及其应用，具体地说是一种高热稳定性无机杂化阻燃剂的制备方法及应用。

背景技术

无机阻燃剂是目前应用最为广泛的阻燃剂，具有绿色无毒、效果持久、不易挥发、来源广泛、价格低廉、制备容易等优点，但也存在阻燃效率低，添加量大，与聚合物相容性差等缺点。因此，研发添加量小、阻燃效率高、易于与聚合物基体相容的无机阻燃剂是当前行业内的研究热点，也是研究难点。

以次磷酸铝(AHP)为代表的次磷酸盐阻燃剂是近几年新兴的一种无机含磷阻燃剂，由于其廉价、高效而备受关注。尽管关于AHP的阻燃机理还有待进一步深入研究，目前的共识是AHP在燃烧过程中受热分解生成磷酸盐及焦磷酸盐，然后与这些成炭聚合物基体反应，促使生成更多的残炭，同时熔融的磷酸盐及焦磷酸盐可以增强残炭的强度及稳定性。因此，目前关于次磷酸盐阻燃剂的研究是无卤阻燃剂的重要研究方向之一。

石墨烯是近年才发现的无机碳材料的新成员，由于纳米效应的存在，应用于高聚物的阻燃处理，与传统碳系阻燃剂如石墨、膨胀石墨、氧化石墨等相比，具有更高的阻燃效率。但是，石墨烯的抗氧化能力以及阻燃效率还有待进一步提高。一般认为石墨烯具有与碳纳米管类似的力学性能、电性能、隔离性能以及阻燃性能，同时具有层状硅酸盐一样便宜的价格以及层状结构，其阻燃效果是通过其片层结构的阻挡作用，隔绝了聚合物表面与外界的热与质的交换而实现的；与石墨烯单一的阻燃机理相对应，在添加量相对较小的情况下(质量百分含量为1-10％)，根据锥形量热表征的结果，燃烧性能可获得明显的降低，但从全面阻燃角度的要求考虑，改用极限氧指数进行评价，结果却令人失望。因此，石墨烯在实际应用的很多情况下是作为其它阻燃剂的协效剂而应用的。那么，或许人们认为将石墨烯和次磷酸铝或其他无机阻燃剂配合使用是一个不错的选择。但是，实验结果却并不理想。因为石墨烯的比表面积大，添加在聚合物基体中会出现难以分散的现象，与其他阻燃剂配合使用的协效阻燃作用几乎不存在；若采用常规方法将其与其他阻燃剂杂化也会存在片层之间容易团聚的现象。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高热稳定性无机杂化阻燃剂的制备方法及应用，以开发一种新的无机杂化阻燃剂，解决现有无机阻燃剂普遍存在综合阻燃性能较差、添加在聚合物基体中不易于分散性的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种高热稳定性无机杂化阻燃剂的制备方法，包括以下步骤制成而成的：

(a)配制0.1-0.5mg/mL的氧化石墨烯悬浮液；

(b)在所述氧化石墨烯悬浮液中加入可溶性铝盐，使可溶性铝盐的浓度为50-400mmol/L，搅拌均匀，在0-80℃下加入可溶性次磷酸盐，所述可溶性铝盐与可溶性次磷酸盐的摩尔比为1:3-4；搅拌，得反应液；

(c)将所述反应溶在170-190℃水热反应3-12h；所得产物冷却，过滤，洗涤，干燥，即得高热稳定性无机杂化阻燃剂。

步骤(a)所述氧化石墨烯悬浮液的配置方法为在氧化石墨中加入蒸馏水，超声分散均匀即得。

步骤(b)所示可溶性铝盐的浓度为50-200mmol/L。

步骤(b)所述的可溶性铝盐是指氯化铝、硫酸铝或硝酸铝中的一种。

步骤(b)所述的可溶性次磷酸盐是指次磷酸钠。

步骤(c)所述的干燥是指在50-80℃下真空干燥12-20h。

本发明制备的高热稳定性无机杂化阻燃剂在制备阻燃材料中的用途。

一种阻燃PBT复合材料，包括聚对苯二甲酸丁二醇酯和阻燃剂；所述阻燃剂为权利要求1制备的高热稳定性无机杂化阻燃剂，所述阻燃剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1:4-19。

所述阻燃剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比为1:4。

本发明所述的一种阻燃PBT复合材料是通过以下方法制备的：将所述阻燃剂与所述聚对苯二甲酸丁二醇酯按质量比为1:4-19混合均匀；将混合物用双螺杆挤出机造粒，即得阻燃PBT复合材料。所述双螺杆挤出机喂料口温度为245℃，熔融区的温度为260℃。