膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇及其制備方法。本發(fā)明采用二氧化硅或者多異氰酸酯對(duì)季戊四醇微粒進(jìn)行包覆制備耐水性的季戊四醇微膠囊。本發(fā)明將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與正硅酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入正硅酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，隨后加入適量水，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制得二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊；或者，將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與多異氰酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入多異氰酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，通過化學(xué)反應(yīng)得到聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊。反應(yīng)溫度可以在室溫～惰性有機(jī)分散介質(zhì)沸點(diǎn)之間。
【專利說明】膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇及其制備方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及阻燃劑及其制備方法，特別涉及膨脹阻燃成炭劑及其制備方法，屬于阻燃領(lǐng)域。
二、【背景技術(shù)】
[0002]膨脹型阻燃劑以其高效、無(wú)毒和抑煙的優(yōu)點(diǎn)，在聚合物阻燃上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。膨脹型阻燃劑通常包括酸源、炭源和氣源三者。酸源主要是無(wú)機(jī)酸或能在燃燒過程中生成酸的化合物，包括磷酸、硼酸、磷酸鹽類和磷酸酯類。炭源在燃燒過程中可以形成炭層，通常為含碳量極高且含有大量羥基的多元醇化合物，常用的有淀粉，季戊四醇及其衍生物等。氣源起膨脹發(fā)泡的作用，多為含氮量高的化合物，如三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽等。
[0003]膨脹型阻燃劑的酸源和炭源通常容易受潮，特別是具有較高的水溶性，因此其阻燃聚合物的阻燃耐水性較差。提高耐水性成為目前膨脹型阻燃劑的研究熱點(diǎn)。常用的方法是對(duì)膨脹型阻燃劑進(jìn)行表面改性和微膠囊化。研究較多的是提高酸源(聚磷酸銨)的耐水性，技術(shù)手段有偶聯(lián)劑表面改性和微膠囊化處理。但是，僅提高酸源的耐水性，對(duì)阻燃聚合物整體的阻燃耐水性改進(jìn)較局限。然而，目前很少有針對(duì)炭源耐水性的改性研究，比如季戊四醇是易溶于水的化合物，提高其耐水性，對(duì)膨脹阻燃聚合物整體的阻燃耐水性具有改進(jìn)效果，但是其微膠囊化不易實(shí)施。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇及制備方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇是采用二氧化硅對(duì)季戊四醇微粒進(jìn)行包覆制備得到的二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊或者采用多異氰酸酯對(duì)季戊四醇微粒進(jìn)行包覆制備得到的聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊。
[0006]一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法是:將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與正硅酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入正硅酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，隨后加入適量水，通過正硅酸酯發(fā)生水解及交聯(lián)反應(yīng)，而在季戊四醇微粒表面形成二氧化硅包覆膜層以制得二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊。
[0007]這里所述制備方法中反應(yīng)溫度可以在室溫~所采用惰性有機(jī)分散介質(zhì)沸點(diǎn)之間。
[0008]一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法是:將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與多異氰酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入多異氰酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，通過多異氰酸酯與季戊四醇微粒表面的季戊四醇之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而在季戊四醇微粒表面形成聚氨酯包覆膜層以制得聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊。
[0009]這里所述制備方法中反應(yīng)溫度可以在室溫~所采用惰性有機(jī)分散介質(zhì)沸點(diǎn)之間。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用正硅酸酯或多異氰酸酯為原料對(duì)季戊四醇進(jìn)行微膠囊化制備耐水性微膠囊化季戊四醇，所制備的季戊四醇微膠囊耐水性明顯提高，其所組成的膨脹型阻燃劑阻燃聚合物具有較好的耐水性。
四、【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇是采用二氧化硅對(duì)季戊四醇微粒進(jìn)行包覆制備得到的二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊或者采用多異氰酸酯對(duì)季戊四醇微粒進(jìn)行包覆制備得到的聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊。
[0012]本發(fā)明膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法是:將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與正硅酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入正硅酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，隨后加入適量水，通過正硅酸酯發(fā)生水解及交聯(lián)反應(yīng)，而在季戊四醇微粒表面形成二氧化硅包覆膜層以制得二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊。
[0013]這里所述不溶季戊四醇且與正硅酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)，比如可以是丙酮、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、乙醚和石油醚等中的一種或一種以上，當(dāng)然可以是其他合適的惰性有機(jī)分散介質(zhì)。所用惰性有機(jī)分散介質(zhì)可以不溶正硅酸酯，此時(shí)正硅酸酯可以借助乳化劑乳化分散在季戊四醇懸浮液的分散介質(zhì)中；所用惰性有機(jī)分散介質(zhì)最好是正硅酸酯的溶劑，此時(shí)正硅酸酯溶解在季戊四醇懸浮液的分散介質(zhì)中，更有利于較好地包覆。
[0014]這里所述制備方法中反應(yīng)溫度可以在室溫~所采用惰性有機(jī)分散介質(zhì)沸點(diǎn)之間。 如，采用丙酮為溶劑時(shí)，反應(yīng)溫度可以為室溫~56°C。
[0015]反應(yīng)體系中加入適量水的作用是使正硅酸酯發(fā)生水解并進(jìn)而發(fā)生脫水交聯(lián)反應(yīng)形成二氧化硅。水的加入摩爾數(shù)以能夠完全水解正硅酸酯為宜，水與正硅酸酯的摩爾比最好為(2:1)~出:I)之間。為了使正硅酸酯能夠較快發(fā)生水解進(jìn)而發(fā)生脫水交聯(lián)反應(yīng)形成二氧化硅，可以采用堿性化合物調(diào)節(jié)體系呈堿性，比如可以采用氨水調(diào)節(jié)體系PH值至堿性，PH值最好為8.5~12。當(dāng)然，也可以采用酸性化合物調(diào)節(jié)體系呈酸性，比如可以采用鹽酸、硫酸等調(diào)節(jié)體系PH值至酸性，PH值最好為5.5~I。
[0016]這里所述二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊的二氧化硅包覆質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜太低，否則包覆不完全；但二氧化硅包覆質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不宜太高，否則包覆成本過高。本發(fā)明所制得的二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊的二氧化硅包覆質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為3%~20%。
[0017]本發(fā)明膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法是:將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與多異氰酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入多異氰酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，通過多異氰酸酯與季戊四醇微粒表面的季戊四醇之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而在季戊四醇微粒表面形成聚氨酯包覆膜層以制得聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊。
[0018]這里所述本發(fā)明膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法中，季戊四醇微粒表面的包覆囊材聚氨酯層是由多異氰酸酯(比如，多苯基多亞甲基多異氰酸酯PAPI)與季戊四醇微粒表面的季戊四醇分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成，被包覆的季戊四醇微粒本身參與了包覆囊層的形成。這里所述多異氰酸酯是指異氰酸酯官能度為2或2以上的異氰酸酯，包括二異氰酸酯、三異氰酸酯和更高官能度的多異氰酸酯。
[0019]這里所述不溶季戊四醇且與多異氰酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)，比如可以是丙酮、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、乙醚和石油醚等中的一種或一種以上，當(dāng)然可以是其他合適的惰性有機(jī)分散介質(zhì)。所用惰性有機(jī)分散介質(zhì)也可以不溶多異氰酸酯，此時(shí)多異氰酸酯可以借助乳化劑乳化分散在季戊四醇懸浮液的分散介質(zhì)中；所用惰性有機(jī)分散介質(zhì)最好是多異氰酸酯的溶劑，此時(shí)多異氰酸酯溶解在季戊四醇懸浮液的分散介質(zhì)中，更利于包膜的有效形成。
[0020]這里所述制備方法中反應(yīng)溫度可以在室溫~所采用惰性有機(jī)分散介質(zhì)沸點(diǎn)之間。當(dāng)然，為了提高多異氰酸酯與季戊四醇之間的反應(yīng)活性和速度，可以添加合適的催化劑。
[0021]這里所述聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊的多異氰酸酯質(zhì)量用量不宜太低，否則包覆不完全；但多異氰酸酯質(zhì)量用量也不宜太高，否則包覆成本過高。多異氰酸酯質(zhì)量用量最好是季戊四醇質(zhì)量的3%~20%。
[0022]實(shí)施例1稱取50g季戊四醇粉末，攪拌懸浮分散在100ml丙酮中，然后加入12g正硅酸四乙酯，加入2g TX-10乳化劑，充分乳化分散在季戊四醇微粉懸浮分散體中，加入正硅酸酯摩爾數(shù)4倍的去離子水,用28%氨水調(diào)節(jié)PH值為9.5，在40°C反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后用布氏漏斗抽濾，濾餅用丙酮洗滌3到4次，經(jīng)干燥后即制得二氧化硅包覆的粉末狀季戊四醇微膠囊。所制得的季戊四醇微膠囊樣品取IOg加入到50°C的50mL水中攪拌30min后溶解率低于40%，而取IOg未包覆季戊四醇加入到50°C的50mL水中攪拌僅2分鐘即全部溶解。將季戊四醇微膠囊樣品與改性聚磷酸銨按3: I復(fù)配成膨脹阻燃劑，膨脹阻燃劑用量30%時(shí)，阻燃聚丙烯的阻燃級(jí)別為UL94-V0，即使50°C熱水浸泡24h后，阻燃級(jí)別仍為UL94-V0。
[0023]實(shí)施例2稱取50g季戊四醇粉末，攪拌懸浮分散在IOOmL甲苯中，升溫至70°C，邊攪拌邊用滴加用50mL甲苯稀釋的8g多苯基多亞甲基多異氰酸酯(PAPI)，30min滴加完畢，繼續(xù)反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后抽濾，濾餅用丙酮洗滌3到4次，再經(jīng)干燥后即制得聚氨酯包覆的粉末狀季戊四醇微膠囊。所制得的季戊四醇微膠囊樣品取IOg加入到50°C的50mL水中攪拌30min后溶解率低于35%，而取IOg未包覆季戊四醇加入到5(TC的50mL水中攪拌僅2分鐘即全部溶解。將季戊四醇微膠囊樣品與改性聚磷酸銨按3: I復(fù)配成膨脹阻燃劑，膨脹阻燃劑用量30%時(shí)，阻燃聚丙`烯的阻燃級(jí)別為UL94-V0，即使50°C熱水浸泡24h后，阻燃級(jí)別仍為UL94-V0。
[0024]比較例I直接采用季戊四醇粉末與改性聚磷酸銨按3: I復(fù)配成膨脹阻燃劑，膨脹阻燃劑用量30%時(shí)，阻燃聚丙烯的阻燃級(jí)別為UL94-V0，但50°C熱水浸泡24h后，阻燃級(jí)別降低為無(wú)級(jí)別。
【權(quán)利要求】
1.一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇，其特征在于:采用二氧化硅對(duì)季戊四醇微粒進(jìn)行包覆制備得到的二氧化硅包覆季戊四醇微膠囊或者采用多異氰酸酯對(duì)季戊四醇微粒進(jìn)行包覆制備得到的聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊。
2.一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法，其特征在于:將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與正硅酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入正硅酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，隨后加入適量水，通過正硅酸酯發(fā)生水解及交聯(lián)反應(yīng)，而在季戊四醇微粒表面形成二氧化硅包覆膜層以制得二氧化硅包覆季戊四醇微月父囊。
3.一種膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法，其特征在于:將季戊四醇微粒懸浮分散在不溶季戊四醇且與多異氰酸酯不發(fā)生反應(yīng)的惰性有機(jī)分散介質(zhì)中，然后加入多異氰酸酯分散或溶解在季戊四醇微粒懸浮液中，通過多異氰酸酯與季戊四醇微粒表面的季戊四醇之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而在季戊四醇微粒表面形成聚氨酯包覆膜層以制得聚氨酯包覆季戊四醇微膠囊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述膨脹阻燃成炭劑用微膠囊化季戊四醇的制備方法，其特征在于:反應(yīng)溫度為室溫~惰性`有機(jī)分散介質(zhì)沸點(diǎn)之間。
【文檔編號(hào)】C08K9/00GK103819736SQ201410074404
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】應(yīng)宗榮, 尤虎, 黃瑞嬌, 劉信東 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)