[发明专利]一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能粉体技术领域，特别涉及一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用。本发明提供了一种锆基氢氧化镁，包括活化氢氧化镁内核和包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁；所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐。实施例测试结果表明，本发明提供的锆基氢氧化镁的极限氧指数为28.7～29.3％，最大烟密度为85.24～87.01kg/msupgt;3/supgt;，垂直燃烧等级为V‑0，阻燃抑烟效果好；粒径小且吸油值低；参与制备的聚氯乙烯基材料的抗拉强度为11.10～12.03MPa，力学性能好。

技术领域

本发明属于功能粉体技术领域，特别涉及一种锆基氢氧化镁及其制备方法和应用。

背景技术

阻燃剂是一类能够提高易燃物或可燃物的难燃性、自熄性或消烟性的一种助剂，可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂，其中，无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不析出、不产生腐蚀性有毒性气体等优点，尤其是氢氧化镁，具备低毒、环保、清洁等优势，能够在燃烧过程中释放出大量的气态水，不仅可以稀释可燃物和可燃性气体，还能因为挥发吸收大量的热降低燃烧表面的温度，使得燃烧难以持续；能够在固相产生MgO这一隔热层附着在炭层表面，起到较好的隔热、隔氧、隔质效果。

中国专利申请CN112341668A提供了一种蒙脱土-氢氧化镁复合微胶囊阻燃剂的制备方法，通过将钠基蒙脱土、纳米氢氧化镁混合后加入季铵盐反应，再把加入活性单体溶液，制得一种以氢氧化镁和蒙脱土为芯材的微胶囊化复合阻燃剂，虽然其能够在一定程度上改善氢氧化镁在基体中分散性较差、填充量较高等缺陷，但是蒙脱土是一种非常弱的固体酸，其主要依赖于物理阻隔效应，化学催化效应十分有限，而且其中主要组分为二氧化硅(48wt％)，阻燃效率较低。目前氢氧化镁改性技术方案不能赋予氢氧化镁强固体酸催化的特性，且不能进一步提升氢氧化镁在阻燃过程中的阻燃效果。

锆基硅酸盐是一种优良的陶瓷材料，但是其存在一些缺陷导致其难以直接作为功能粒子用于聚合物性能的提升：锆基硅酸盐密度较大，甚至达到了4.56g/cm³，在部分聚合物加工过程中非常容易沉底，最终导致其在聚合物基体中分散不均，最终性能失效；又如，锆基硅酸盐容易团聚，导致其在聚合物基体中无法有效分散，造成混合产物性能缺陷；再如，锆基硅酸盐硬度较大，容易在加工过程中破坏其它功能粒子，复合性能不能保证。目前基于氢氧化镁的锆基硅酸盐改性产品均无法在保证氢氧化镁结构不被破坏的情况下，提高氢氧化镁阻燃性能和强固体酸催化性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锆基氢氧化镁，本发明提供的锆基氢氧化镁具有优异的阻燃性能和强固体酸催化性能，催化成炭效应好。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种锆基氢氧化镁，包括活化氢氧化镁内核和包覆所述活化氢氧化镁内核的改性锆基硅酸盐外壳；所述活化氢氧化镁为非极性硅烷偶联剂改性氢氧化镁；所述改性锆基硅酸盐为含氮改性锆基硅酸盐。

优选的，所述含氮改性锆基硅酸盐包括丁胺锆基硅酸盐、丙胺锆基硅酸盐、甲胺锆基硅酸盐、乙胺锆基硅酸盐、戊胺锆基硅酸盐、己胺锆基硅酸盐、氨基癸烷锆基硅酸盐、月桂胺锆基硅酸盐、氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐、醇胺锆基硅酸盐、烷基胺碱类锆基硅酸盐和芳香胺类锆基硅酸盐中的一种或多种。

优选的，所述氨基硅烷偶联剂改性锆基硅酸盐包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、3-(4-脲氨基)丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、γ-氨丙基三乙氧基硅烷锆基硅酸盐、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷锆基硅酸盐和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷锆基硅酸盐中的一种或多种；

所述醇胺锆基硅酸盐包括二乙醇胺锆基硅酸盐、二甘醇胺锆基硅酸盐和一乙醇胺锆基硅酸盐中的一种或多种；

所述芳香胺类锆基硅酸盐包括三聚氰胺锆基硅酸盐。