[发明专利]一种硼酸锌掺杂改性坡缕石的制备和应用

说明书

本发明公开了一种硼酸锌掺杂改性坡缕石(MPGS)的制备方法，是通过沉淀吸附方法先将氢氧化锌沉淀在坡缕石的表面，再用用硼酸处理制得坡缕石‑硼酸锌；随后再用脂肪胺处理，使坡缕石表面部分未反应的羟基与脂肪胺发生反应，从而将长链的脂肪胺接枝到坡缕石表面，提高了坡缕石表面的亲油性，改善了坡缕石与基体材料EVA的相容性和坡缕石在基体材料EVA中的分散性。而且，经过硼酸与脂肪胺处理后，由于硼酸锌可通过高温时的玻璃化而体现出优异的阻燃性能。因此，本发明在坡缕石表面同时引入了无机阻燃剂硼酸锌和阻燃元素N，从而大大地增强了坡缕石自身的阻燃性能。以该改性坡缕石作为阻燃剂生产的阻燃型EVA，LOI最高达41.2%。

技术领域

本发明涉及一种坡缕石阻燃剂，尤其涉及一种硼酸锌掺杂的有机改性坡缕石的制备方法；本发明同时还涉及上述掺杂改性坡缕石的坡缕石作为阻燃剂在制备阻燃型EVA中的应用，属于阻燃材料领域。

背景技术

乙烯-醋酸乙烯脂共聚物（EVA）是一种重要的热塑性塑料。基于它优异的抗拉伸性能，在电线电缆和生物医学设备等许多领域都有很重要的应用。但是EVA是易燃物，因此必须添加阻燃剂以提高其阻燃性能。

近年来，无卤阻燃剂成为研究的热点，尤其是基于金属氢氧化物的阻燃EVA得到了广泛应用。金属氢氧化物，如氢氧化铝，氢氧化镁等，该类物质虽然价格低廉，但需要复配使用，且阻燃效果不理想，而且把金属氢氧化物直接添加到EVA中，会改变EVA的相容性和力学性能，从而导致它的使用性能下降。

硼酸锌系列添加剂是一种性能非常优良的无机阻燃剂，具有阻燃、抑烟、促进成炭和防止熔滴等功能，受到广泛的关注和研究，但目前硼酸锌系列阻燃剂产品在基材中分散不理想，高添加量时恶化材料的使用性能。

坡缕石的显微结构呈现基本结构单元棒晶（棒晶呈针状）或单元棒晶紧密平行聚集而成的棒晶簇，它们有与长度方向一致的微孔，孔内含有阻燃元素镁、铝、硅酸盐以及不同类型的水（结晶水、羟基结构水、沸石分子水和包结水）。在受热过程中，这些水能够带走热量并稀释空气，另外坡缕石所含的金属氧化物能够致密的覆盖在燃烧物表面，使得其他阻燃剂所形成的碳层更加紧密。另外，坡缕石本身不挥发，效果持久、价格低廉、烟雾小，兼有阻燃、抑烟和降低有毒气体的功能，是一种比较好的无公害阻燃材料。但是，单一的坡缕石作为阻燃剂直接添加到EVA中，要达到比较高的阻燃等级（UL-94 V-0 ），添加量比较大，大量坡缕石原土的添加会改变EVA的相容性和力学性能，从而导致它的使用性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂硼酸锌的有机改性坡缕石阻燃剂的制备方法；

本发明的另一目的是提供上述坡缕石阻燃剂在制备阻燃型EVA中的具体应用。

一、掺杂硼酸锌的有机改性坡缕石

本发明掺杂硼酸锌的有机改性坡缕石的制备，有益效果更难以步骤完成。

（1）坡缕石-氢氧化锌的制备

将坡缕石原土粉粹充分分散于乙醇中，加入氨水调溶液pH至9~12，再缓慢加入硝酸锌溶液，升温至10~40℃，搅拌1~6h后，离心过滤，蒸馏水洗涤，干燥，得到坡缕石-氢氧化锌。坡缕石与硝酸锌的质量比为1:1~1:5。

（2）掺杂硼酸锌改性坡缕石的制备

将坡缕石-氢氧化锌搅拌溶解于乙醇中，加入硼酸，搅拌1~6h，再加入脂肪胺，搅拌1~6h，趁热离心过滤，用热乙醇洗洗涤，干燥，即得掺杂硼酸锌的有机改性坡缕石。

坡缕石原土与硼酸的质量比为1:2~1:10；坡缕石原土与脂肪胺的质量比为1:1~1:10。脂肪胺为十二胺或十八胺。

二、硼酸锌掺杂改性坡缕石的结构和性能

下面对本发明有机改性掺杂后的坡缕石的结构和性能进行分析说明，并与坡缕石原土作比较。