專利名稱：一種蒙脫土復(fù)合阻燃劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃添加劑，尤其涉及一種蒙脫土復(fù)合阻燃劑。
背景技術(shù)：
阻燃材料是一種保護(hù)材料，能夠阻止材料燃燒或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。阻燃材料的類型目前阻燃材料主要有有機(jī)和無機(jī)，鹵素和非鹵。有機(jī)是以溴系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑。無機(jī)阻燃劑主要有無機(jī)金屬化合物系的氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、碳酸鈣、三氧化二銻，無機(jī)磷系的紅磷、磷酸鹽和聚磷酸銨等。在廣泛使用的含鹵阻燃材料中，雖然阻燃性能優(yōu)良，但是一旦發(fā)生火災(zāi)，其產(chǎn)生大量煙霧和有毒氣體，造成二次人員傷亡和物品損壞；磷系雖然毒性和煙量較少，但材料中對(duì)H、O元素的要求使其應(yīng)用受到限制。目前來看，由有機(jī)、無機(jī)材料作為復(fù)配劑，制備復(fù)合阻燃材料已經(jīng)成為目前阻燃材料的研究重點(diǎn)。氫氧化鎂是一種新型填充型阻燃劑，通過受熱分解時(shí)釋放出結(jié)合水，吸收大量的潛熱，來降低它所填充的合成材料在火焰中的表面溫度，具有抑制聚合物分解和對(duì)所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻的作用。分解生成的氧化鎂又是良好的耐火材料，也能幫助提高合成材料的抗火性能，同時(shí)它放出的水蒸氣也可作為一種抑煙劑。氫氧化鎂是公認(rèn)的橡塑行業(yè)中具有阻燃、抑煙、填充三重功能的優(yōu)秀阻燃劑。廣泛應(yīng)用于橡膠、化工、建材、塑料及電子、不飽和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中。但是由于其造價(jià)高、制備工藝復(fù)雜等問題，應(yīng)用受到了限制。玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，具有耐溫高，不燃，抗腐，隔熱、隔音抗拉強(qiáng)度高，電絕緣性好等特點(diǎn)，因此，工業(yè)上作為增強(qiáng)材料，用來制造增強(qiáng)塑料或增強(qiáng)橡膠，但是很少用于制備阻燃材料。蒙脫土又叫膨潤(rùn)土或腮土 巖，為含水硅鋁酸鹽粘土，具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，晶片層間存在過剩負(fù)電荷，通過靜電吸附層間陽離子保持電中性。由于層間陽離子的水和作用，蒙脫土能夠穩(wěn)定分散在水中，其層間陽離子可以同外部的有機(jī)和無機(jī)陽離子進(jìn)行離子交換，因此，蒙脫土對(duì)比普通可塑性粘土具有更好的吸水性(按質(zhì)量計(jì)算到5倍)。蒙脫土屬于2:1型三層結(jié)構(gòu)的粘土礦物，其單位晶胞由二層硅氧四面體中間夾一層鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，其晶胞平行疊置，典型的蒙脫土結(jié)構(gòu)的晶格中，Al3+和Si4+易被其他低價(jià)離子所取代，因而晶層帶負(fù)電荷，通過層間吸附的等電量陽離子來維持電荷平衡。由于蒙脫土層間有較弱的聯(lián)結(jié)力和存在可交換性陽離子如Na+、Ca2+、Mg2+等，通常它們以水合陽離子的形式存在，所以蒙脫土具有膨脹性，且體積膨脹顯著(比干燥狀態(tài)約脹大15倍)，并呈凝膠狀態(tài)的黃綠色粘土。蒙脫土具有良好的分散性能，作為納米聚合物高分子材料的添加劑應(yīng)用于高分子材料行業(yè)中，可以提高抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性及氣體阻隔性能等，從而起到增強(qiáng)聚合物綜合物理性能的作用，同時(shí)改善物料加工性能。但是很少用于制備阻燃材料
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種阻燃性能優(yōu)良、無毒低煙、制備工藝簡(jiǎn)單、無環(huán)境污染的蒙脫土復(fù)合阻燃材料。本發(fā)明蒙脫土復(fù)合阻燃材料，一種蒙脫土復(fù)合阻燃劑，是由蒙脫土粉體與復(fù)配劑混合而成；其中復(fù)配劑為玻璃纖維和/或氫氧化鎂。所述蒙脫土粉體的粒徑為5(Γ3000目，蒙脫土粉體與復(fù)配劑以1:0.5 1:5的質(zhì)
量比混合。所述的復(fù)配劑為玻璃纖維和氫氧化鎂的混合物時(shí)，玻璃纖維與氫氧化鎂的質(zhì)量比為:1:0.2 1:5?？紤]到成本問題，本發(fā)明的玻璃纖維采用E-玻璃纖維。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明以蒙脫土與玻璃纖維、氫氧化鎂進(jìn)行復(fù)配形成納米微結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，使蒙脫土、玻璃纖維、氫氧化鎂的性能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合形成一種受限體系，該復(fù)合體系中插入的玻璃纖維、氫氧化鎂被束縛在蒙脫土的片層之間，分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)以及鏈段的運(yùn)動(dòng)都受到很大的束縛，因而表現(xiàn)出優(yōu)良的耐熱性和熱穩(wěn)定性，具有良好的阻燃效果，在熱分解燃燒過程中，可起到隔熱及阻止·氣體逸出的作用；同時(shí)由于蒙脫土的吸水性和保水性可以使其在高溫下產(chǎn)生水汽隔絕氧氣參與燃燒，結(jié)合其本身不燃燒、不揮發(fā)，制備過程簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，無毒、煙霧小的特點(diǎn)，是一種極具開發(fā)前景的無鹵型綠色環(huán)保阻燃材料。2、本發(fā)明中的阻燃劑性能優(yōu)良、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，是塑料、橡膠等工業(yè)制品的理想添加劑，也是建筑材料中可選用的優(yōu)良阻燃添加劑。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步說明蒙脫土復(fù)合阻燃劑的制備方法，并通過以其為阻燃劑制備的阻燃尼龍6材料來說明氣阻燃效果。實(shí)施例1
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與E-玻璃纖維以1:0.5的質(zhì)量比，通過機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，即得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。將蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以50%、50%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到29，燃燒性能為UL94-0級(jí)。實(shí)施例2
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與E-玻璃纖維以1:1的質(zhì)量比、通過機(jī)械攪拌摻混方式充分混合，即得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。將蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以40%、60%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到28，燃燒性能為UL94-0級(jí)。實(shí)施例3
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與氫氧化鎂以1:1的質(zhì)量比、通過機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，即得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。將上述蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以55%、45%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到30，燃燒性能為UL94-0 級(jí)。實(shí)施例4
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與氫氧化鎂以1:3的質(zhì)量比，通過機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，即得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。將蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以45%、55%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃各性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到29，燃燒性能為UL94-0級(jí)。實(shí)施例5
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與E-玻璃纖維、氫氧化鎂以機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。其中，E-玻璃纖維和氫氧化鎂的質(zhì)量比為1:0.2，蒙脫土粉體與E-玻璃纖維-氫氧化鎂的質(zhì)量比為1:0.5。將上述蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以30%、70%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻 燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到29，燃燒性能為UL94-0 級(jí)。實(shí)施例6
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與E-玻璃纖維、氫氧化鎂以機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。其中，玻璃纖維和氫氧化鎂的質(zhì)量比為1: 0.5，蒙脫土粉體與E-玻璃纖維-氫氧化鎂的質(zhì)量比為 1:1。將蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以40%、60%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到30，燃燒性能為UL94-0級(jí)。實(shí)施例7
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與E-玻璃纖維、氫氧化鎂以機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。其中，玻璃纖維和氫氧化鎂的質(zhì)量比為1:1，蒙脫土粉體與E-玻璃纖維-氫氧化鎂的質(zhì)量比為1:2。將蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以70%、30%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到31，燃燒性能為UL94-0級(jí)。實(shí)施例8
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與E-玻璃纖維、氫氧化鎂以機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。其中，玻璃纖維和氫氧化鎂的質(zhì)量比為1:2，蒙脫土粉體與E-玻璃纖維-氫氧化鎂的質(zhì)量比為1:3。將蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以65%、35%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到29，燃燒性能為UL94-0級(jí)。實(shí)施例9
將天然蒙脫土精選后粉碎至50 3000目(顆粒度為0.28 μ m 4.5 μ m)，再將蒙脫土粉體與E-玻璃纖維、氫氧化鎂以機(jī)械攪拌摻混的方式充分混合，得蒙脫土復(fù)合阻燃劑。其中，玻璃纖維和氫氧化鎂的質(zhì)量比為1: 5，蒙脫土粉體與E-玻璃纖維-氫氧化鎂的質(zhì)量比為1:5。

將蒙脫土復(fù)配阻燃劑與尼龍6以50%、50%的重量比充分混合，并在常規(guī)注塑機(jī)上成型，得阻燃尼龍6復(fù)合材料。測(cè)定其阻燃性能指標(biāo):氧指數(shù)達(dá)到29，燃燒性能為UL94-0級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種蒙脫土復(fù)合阻燃劑，是由蒙脫土粉體與復(fù)配劑混合而成；其中復(fù)配劑為玻璃纖維和/或氫氧化鎂。
2.如權(quán)利要求1所述的蒙脫土復(fù)合阻燃劑，其特征在于:蒙脫土粉體與復(fù)配劑以1:0.5 1:5的質(zhì)量比混合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的蒙脫土復(fù)合阻燃劑，其特征在于:蒙脫土粉體的粒徑為50 3000 目。
4.如權(quán)利要求1或2所述的蒙脫土復(fù)合阻燃劑，其特征在于:所述的復(fù)配劑為玻璃纖維和氫氧化鎂的混合物時(shí)，玻璃纖維與氫氧化鎂的質(zhì)量比為:1:0.2 1:5。
5.如權(quán)利要求1或2所述的蒙脫土復(fù)合阻燃劑，其特征在于:所述玻璃纖維為E-玻璃纖維。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種蒙脫土復(fù)合阻燃劑，它由粉碎到50~3000目的蒙脫土粉體與玻璃纖維和/或氫氧化鎂以一定的比例混合而成。本發(fā)明使蒙脫土、玻璃纖維、氫氧化鎂的性能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合形成一種受限體系，該體系中插入的玻璃纖維、氫氧化鎂被束縛在蒙脫土的片層之間，分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)以及鏈段的運(yùn)動(dòng)都受到很大的束縛，因而表現(xiàn)出優(yōu)良的耐熱性和熱穩(wěn)定性，具有良好的阻燃效果，與其他阻燃劑相比，蒙脫土本身吸水保濕，不燃燒、不揮發(fā)，制備過程簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，無毒、煙霧小，是一種理想的環(huán)保型阻燃劑。
文檔編號(hào)C09K21/02GK103232851SQ201310129149
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者郭瑞斌, 莫尊理, 李莉, 王祖云, 王博 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)