[发明专利]一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用，所述改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂包括蛭石、植酸、多糖聚合物和磷醛，所述多糖聚合物包括壳聚糖和/或壳聚糖衍生物；所述蛭石与所述植酸的质量比为11～25:1；所述蛭石与所述多糖聚合物的质量比为0.5～5:1；所述蛭石和所述磷醛的质量比为8～21:1。本发明利用生物质资源植酸和壳聚糖、以及磷醛对蛭石进行改性，通过物理和/或化学作用在蛭石层间和/或表面形成生物质复合层，降低蛭石的亲水性，形成改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，实现了同时兼顾阻燃剂的抗熔滴性能和阻燃性能；所得的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂可用于聚烯烃的阻燃。

技术领域

本发明涉及阻燃材料技术领域，具体涉及一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

膨胀阻燃剂(IFR)主要由酸源、气源和碳源三部分组成的一种新型阻燃剂，高分子材料燃烧时，酸源受热分解产生的磷酸作为脱水剂，使碳源脱水炭化；同时，受热反应产生的水蒸气和气源产生的不燃性气体使熔融体系膨胀发泡，形成膨胀碳层阻隔外界热量与氧气进入燃烧区，从而具有阻燃作用。IFR具有低烟、低毒、无腐蚀性气体产生等优点，成为当前阻燃技术开发的热点，近年来广泛应用于高分子材料的阻燃。

传统的IFR中常用的酸源为聚磷酸铵等含磷化合物，碳源为季戊四醇等多羟基化合物，其热稳定性差、易吸潮析出，与聚合物的相容性差，使其应用受到限制；而且针对聚烯烃聚合物的阻燃，传统IFR阻燃效率低，并且燃烧时易产生大量可燃熔滴物，从而带来次生灾害。

目前，主要通过增加IFR用量改善高分子材料的阻燃性，以及采用共聚改性和/或共混型等方式来提高聚烯烃抗熔滴性能，均实现了提高高分子材料抗熔滴性能与阻燃性能的效果。但共混改性的IFR添加量大，对高分子材料的物理性能产生一定的负面影响；共聚改性抗熔滴阻燃存在产率低，反应条件复杂，对阻燃高聚物有较高的选择性等缺点；且现有大多数聚烯烃高分子阻燃主要是通过可燃熔滴物带走部分热量实现阻燃，造成了高分子阻燃剂在阻燃性能和抗熔滴性能相互矛盾的问题，使得抗熔滴阻燃性能的研究成为一个难题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂及其制备方法和应用，旨在解决现有高分子阻燃剂难以同时兼顾阻燃性能和抗熔滴性能的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂，所述改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂包括蛭石、植酸、多糖聚合物和磷醛，所述多糖聚合物包括壳聚糖和/或壳聚糖衍生物；所述蛭石与所述植酸的质量比为11～25:1；所述蛭石与所述多糖聚合物的质量比为0.5～5:1；所述蛭石和所述磷醛的质量比为8～21:1。

可选地，所述多糖聚合物的分子量为50～600kDa。

可选地，所述壳聚糖衍生物包括壳聚糖磷酸盐、壳聚糖聚磷酸盐、壳聚糖磷酸三聚氰胺盐中的至少一种。

可选地，所述磷醛包括磷酸吡哆醛、DL-甘油醛-3-磷酸、二磷酸尿核苷二醛、膦醛中的至少一种。

为实现上述目的，本发明提出一种如上所述的改性蛭石抗熔滴复合膨胀阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将蛭石在600～1000℃下煅烧5～8h，冷却、粉碎，得到蛭石粉末；

步骤2、将所述蛭石粉末分散在去离子水中形成蛭石分散液，在室温搅拌作用下向所述蛭石分散液中加入植酸溶液，继续在室温下搅拌反应30～120min，然后过滤、洗涤，得到粉末产物A；

步骤3、将所述粉末产物A分散在去离子水中形成溶液a，在室温搅拌作用下向所述溶液a中加入多糖聚合物溶液，继续在室温下搅拌反应30～120min，然后过滤、洗涤，得到粉末产物B；

步骤4、将所述粉末产物B分散在去离子水中形成溶液b，在室温搅拌作用下向所述溶液b中加入磷醛溶液，继续在室温下搅拌反应30～120min，然后过滤、洗涤，得到粉末产物C；