[发明专利]高分散性核壳型MH@CMSs阻燃剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高分散性核壳型MH@CMSs阻燃剂的制备方法，是将CMSs分散在氢氧化钠的乙醇水溶液中，搅拌下滴加氯化镁的乙醇水溶液反应15～30min，加入分散剂聚乙二醇6000的水溶液，40～60℃恒温反应18～24h后得到高分散性核壳型MH@CMSs阻燃剂。以本发明方法制备的核壳型MH@CMSs阻燃剂能够消除阻燃剂间的团聚，改善阻燃剂与高聚物基体材料的相容性，有效减缓聚合物力学性能的急剧下降。

技术领域

本发明属于无机阻燃剂制备技术领域，涉及一种具有高分散性的核壳型阻燃剂的制备方法。

背景技术

氢氧化镁（MH）是一种绿色环保添加型无机阻燃剂，具有在生产、使用、废弃过程中均无有害物质排放，热稳定性好，不挥发、不产生有毒气体，消烟效果明显等优点，在国内外日益受到重视。

但是，氢氧化镁并不适合作为阻燃剂直接添加在高聚物中。这是因为氢氧化镁是一种无机物，直接添加在高聚物中，与高聚物的相容性差，即便增大添加量，其阻燃效率也较低。同时，由于氢氧化镁粉体颗粒表面具有较强的极性，在高聚物中的分散性能较差，添加量过大将会导致高聚物的机械性能急剧下降；另外，高聚物中加入的氢氧化镁易吸收空气中的二氧化碳，会在一定时间后使高聚物材料泛白，且由于氢氧化镁变成碱式碳酸镁（虽具有阻燃性，但阻燃性能远不如氢氧化镁），其阻燃性能和机械性能也会进一步下降。目前普遍的做法是采用表面活性剂、偶联剂等改性剂对氢氧化镁进行表面改性，或者采用高温高压水热法使氢氧化镁进行结构重组，从而改变氢氧化镁的晶体结构和形貌，改善其与高聚物基体的分散性与相容性，但这些方法的改善效果有限，给氢氧化镁的实际应用带来了很大的不便。

碳微球（CMSs）直径100nm～1μm，是由多层石墨片环绕构成的具有富勒烯笼状结构的球形碳材料，可以看成是石墨化程度不高的长大的洋葱状富勒烯。碳微球由于其独特的结构而具有优异的导电导热性、化学稳定性、热稳定性等，近年来受到了极大的关注，并在增强复合材料、电极材料、光伏材料、吸附材料、储能材料等方面得到了广泛应用。实验研究发现，碳微球还具有优良的阻燃性能，可用于聚合物的阻燃。但由于碳微球的表面能较高，易发生团聚，因此也需要在使用前应对其进行改性，以改善其在聚合物中的分散性。

CN 103436270A公开了一种核壳型阻燃剂的制备方法，该方法针对氢氧化镁与碳微球各自存在的弊端，将碳微球与氢氧化镁两种阻燃剂进行复合，利用碳微球的独特球形结构作为核，以氢氧化镁为壳包覆碳微球形成核壳结构，以期在避免碳微球间相互团聚的同时提高氢氧化镁的分散性。但由于所使用的氢氧化镁形状为六方片状，在碳微球表面分散不均匀，将其添加入高聚物中，会引起复合材料力学性能的急剧下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分散性核壳型MH@CMSs阻燃剂的制备方法，以在较低温度和常压下制备出高分散性的核壳型MH@CMSs阻燃剂，消除阻燃剂间的团聚，改善阻燃剂与高聚物基体材料的相容性。

本发明所述的核壳型MH@CMSs阻燃剂是以氯化镁为原料，氢氧化钠为沉淀剂，加入CMSs中由反向沉淀法制备得到。

所述阻燃剂的具体制备方法为：将CMSs分散在氢氧化钠的乙醇水溶液中，加热至40～60℃，搅拌下滴加入氯化镁的乙醇水溶液，反应15～30min后，加入分散剂聚乙二醇6000的水溶液，40～60℃恒温反应18～24h后得到高分散性核壳型MH@CMSs阻燃剂。

其中，原料氯化镁的加入量应满足CMSs与反应生成的氢氧化镁的质量比为0.5～4∶1。

进一步地，所述分散剂聚乙二醇6000的加入量为生成的氢氧化镁质量的1～3%。优选地，本发明将所述聚乙二醇6000配制成质量浓度为2.8～8%的水溶液使用。

本发明中，所述的乙醇水溶液是由无水乙醇与去离子水按照1∶1～2的体积比配制成的混合溶剂。优选地，所述乙醇水溶液的体积浓度为50%。