[发明专利]硼酸锌微胶囊化赤磷阻燃剂及其制备方法

说明书

硼酸锌微胶囊化赤磷阻燃剂及其制备方法,该产品是在赤磷颗粒表面包覆一层硼酸锌阻燃剂,其制备方法采用经热处理硼酸、氧化锌与赤磷按以下步骤制备得到产品：（1）、硼酸热处理脱水；（2）、热处理脱水硼酸与氧化锌混合粉碎；（3）、将步骤（2）中得到的粉碎物与赤磷初混后放入高能磨中，在氮气保护下进行混合粉碎；（4）、在氮气混合搅拌下加热处理步骤（3）中得到的混合物粉末，使硼酸热处理脱水物与氧化锌反应，在赤磷颗粒表面形成一层硼酸锌包覆层；（5）、在搅拌下冷却步骤（4）中反应后即得硼酸锌微胶囊化赤磷阻燃剂产品。该工艺流程短，操作控制简单方便，工艺过程中无废水、废气产生。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种硼酸锌微胶囊化赤磷阻燃剂的环境友好型制备方法。

背景技术

赤磷是一种磷元素同素异形体，也是一种无机聚合物，传统上主要用于安全火柴、烟火、农药和金属磷化物制造。由于合成材料用量的快速增长和阻燃剂无卤化呼声驱使下，磷系阻燃剂用量正快速增长，赤磷作为一种高效无卤的阻燃剂应用领域正逐步扩大，但是，一方面赤磷在生产、贮存、运输和使用过程中的安全和防护问题比较突出，因其着火点低，易自燃，粉尘易爆，容易与空气中的水份发生歧化反应产生磷的含氧酸并释放剧毒易燃的气体磷化氢等缺陷。另一方面，赤磷作为阻燃剂时，随着赤磷粒度减小，其阻燃性能提高，但随着赤磷粒度的减小，上述的问题更加恶化，使赤磷作为阻燃剂时，严重影响与聚合物加工时的加工、力学与电气性能。并且赤磷与聚合物相混合加工时，其相容性较差。

赤磷作为阻燃剂时，克服上述问题的最有效通用的办法是赤磷的微胶囊化处理，其原理是以赤磷颗粒为芯材，在其外部形成一层包覆层为壁材，把赤磷颗粒包裹起来，使赤磷与外界如水份、空气等处于隔离状态，从而达到赤磷稳定化之目的，同时可大大提高赤磷阻燃剂与聚合物之间混合加工性能。

在现行通常的赤磷微胶囊化工艺方法中，赤磷首先分散于水相中湿法粉碎，将得到的粒径合格的赤磷悬浮液中采用溶胶-凝胶法处理，按沉积于赤磷颗粒表面壁材的不同，分无机、有机、有机-无机或无机-有机等不同微胶囊化方法。在这些方法中，一方面，制备过程中产生大量的含有无机或有机的废水需要处理，另一方面，少部分在湿磨过程中产生的极细的赤磷颗粒，在过滤、洗涤时易产生穿滤而进入废水中，造成赤磷的损失，同时使废水的处理造成极大困难。

硼酸锌是一种多功能型的聚合物阻燃剂，Kelvin K.Shen等（Zinc Borates asmultifunctinonal Polymer additives. Polymers of advanced Technologies. 2008.19. 469-494）讨论和分析了各种不同类型的硼酸锌商业化产品的性质和用途，综述该阻燃剂应用于各类聚合物时的功效。

李雄武等（硼酸锌与红磷母粒协同阻燃HIPS的研究. 塑料工业. 2013. 41（11）.104-107）研究赤磷与硼酸锌对高抗冲击聚苯乙烯的协同阻燃性能，经燃烧测试结果表明，二者的复合表现出良好的协同效能，有效降低材料热释放速率和烟释放速率，复合阻燃剂相互作用促进成炭性能提高。

吕建平等（密胺树脂/硼酸锌双层包覆微胶囊化红磷的制备及其阻燃聚烯经中的应用. 功能高分子学报. 2003. 16（4）. 507-512）提出采用密胺和硼酸锌连续双层包覆微胶囊化赤磷的制备方法，实验数据表明：该方法制备的微胶囊化赤磷热稳定性明显改善，吸水率和磷化氢的发生量大大减少，该阻燃剂应用于聚烯经阻燃材料表现出良好的阻燃效果。但该文所述的赤磷双层连续微胶囊化方法是在赤磷水悬浮液中，采用密胺预聚物、硼酸和氧化锌为原料，在水相中的赤磷颗粒表面沉积出密胺树脂和硼酸锌，经冷却、过滤、洗涤、干燥而得到产品，该法产生含有机物和无机物的过滤和洗涤废液，这种废液处理较为困难。

发明内容

本产品的目的在于探求一种更为环境友好的赤磷微胶囊化制备的工艺方法，能克服现有工艺方法中产生含有机或无机污染物废水需进一步处理的缺陷，提出一种更为经济、适用的硼酸锌微胶囊化赤磷阻燃剂制备方法。