納米改性鎂-鋁復合阻燃劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及阻燃劑的技術領域，尤其涉及一種納米改性鎂-鋁復合阻燃劑及其制 備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 熱塑性酚醛樹脂已有上百年的歷史，由于具有成本低廉、易于制備、尺寸穩定等優 點而應用廣泛。但是熱塑性酚醛樹脂在具備以上優點的同時也有諸多缺陷，如韌性差，易吸 水受潮，耐熱、阻燃性能有限等。
[0003] 傳統的酚醛樹脂阻燃改性途徑一般采用含鹵阻燃劑進行改性，該系列阻燃劑阻燃 效果明顯，其制造使用環節對環境造成的污染較嚴重，對人體健康也有一定危害，目前在大 多數歐美國家已經禁用。此外，也有部分技術采用三聚氰胺、磷酸等磷氮系有機阻燃改性劑 對酚醛樹脂進行原位聚合或共混改性，制品具有一定的阻燃效果，但是需要對產品制備工 藝進行大規模改造，原料成本也較高。本發明提供的納米阻燃改性劑，以二價或三價金屬鹽 以及少量陰離子表面活性劑作為原料，成本低廉，具有特殊的納米結構，與酚醛樹脂相容性 好，只需要很少的添加量就能達到優異的阻燃效果，同時材料的機械性能、耐熱性等也有一 定的提尚。
[0004][0005]
【發明內容】
[0006] 本發明公開了一種納米改性鎂-鋁復合阻燃劑，具有片層間距為納米級別的層狀 結構，與酚醛樹脂具有優異的相容性，同時分散性好，具有極佳的阻燃效果。
[0007]-種納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，步驟如下：
[0008] 將可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽與水混合得到混合溶液，再將混合溶液滴加到十二烷 基苯磺酸鈉水溶液中，并保持反應體系的pH值為8~13,滴加完畢后經陳化、過濾得到所述 的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑；
[0009] 所述的混合溶液中金屬離子總濃度為0. 05~2mol/L，鎂鋁摩爾比為2:1。
[0010] 經上述反應制備得到的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的產率大于90%。
[0011] 作為優選，所述的可溶性鎂鹽為硝酸鎂或氯化鎂，可溶性鋁鹽為硝酸鋁或氯化鋁。
[0012] 作為優選，所述的混合溶液中金屬離子總濃度為0. 1~lmol/L。進一步優選，所述 混合溶液中金屬離子總濃度為0. 15~0. 3mol/L。
[0013] 作為優選，所述十二烷基苯磺酸鈉水溶液的濃度為0. 005~0. lmol/L，進一步優 選為 0? 05 ~0? lmol/L。
[0014] 作為優選，所述可溶性鎂鹽與十二烷基苯磺酸鈉的摩爾比為0. 1~10:1，進一步 優選為〇. 2~0. 4:1。
[0015] 作為優選，通過滴加氫氧化鈉水溶液，保持反應體系的pH值為9~11。
[0016] 作為優選，所述陳化的溫度為60~80°C，時間為10~30h。
[0017] 本發明還公開了一種阻燃熱塑性酚醛樹脂，由熱塑性酚醛樹脂和所述的納米改性 鎂-鋁復合阻燃劑共混改性制得。
[0018] 具體為：
[0019] 將熱塑性酚醛樹脂和所述的納米改性阻燃劑混合，經熔融混合或溶劑共混制備阻 燃熱塑性酚醛樹脂。
[0020] 作為優選，熱塑性酚醛樹脂和納米改性阻燃劑可以通過三輥或螺桿擠出機進行熔 融共混，加工溫度為80~150°C。
[0021] 作為優選，所述納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的加入量為酚醛樹脂重量的0. 5~ 20 %，進一步優選，加入量不足10 %即可使得酚醛樹脂獲得優異的阻燃效果。
[0022] 由上述納米改性阻燃劑改性制得的酚醛樹脂產品質量穩定，在成本得到有效控制 的情況下使酚醛樹脂阻燃性能大幅改善，同時材料的耐熱性和機械性能也有所提高。
[0023] 與現有技術相比，本發明的有益效果體現在：
[0024] (1)本發明以可溶性鎂鹽、鋁鹽為原料，在十二烷基苯磺酸鈉的作用下，形成片層 間距為納米級別的層狀結構；制備步驟簡單，原料成本低廉。
[0025] (2)本發明制備得到的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑由于采用十二烷基苯磺酸鈉插 層，片層層間距大，因此與酚醛樹脂具有優異的相容性，可采用多種方式靈活混合，如采用 三輥、螺桿擠出或溶劑混合等方法。
[0026] (3)本發明制備得到的納米改性阻燃劑分散性好，具有極佳的阻燃效果，應用于 酚醛樹脂中，僅需極少量（10%左右）即可使酚醛樹脂制品具備明顯的阻燃效果；同時，其 機械性能、耐熱性以及電氣性能均有所提高，可以廣泛適用于酚醛模塑料、纖維增強復合材 料、剎車片和樹脂砂輪的制備以及鑄造領域。
【附圖說明】：
[0027]圖1為實施例1制備的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的X射線衍射圖；
[0028] 圖2為實施例1制備的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]實施例1
[0030] 在室溫下將0. 2mol/L硝酸鎂和0. lmol/L硝酸鋁混合溶液（100ml)緩慢滴加進濃 度為0. lmol/L的500mL十二烷基苯磺酸鈉溶液中，保持體系pH值為9~11，滴加完畢后在 60°C陳化20小時，過濾并洗滌，所得白色粉末即為納米改性阻燃劑。該反應產率為92%。
[0031]圖1為本實施例制備的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的X射線衍射圖，從圖中可以 看出，一級衍射峰（003)出現在3.10°，對應層間距為2. 84nm，確實是納米尺度的改性劑。
[0032] 圖2為本實施例制備的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的結構示意圖，其片層之間主 要是十二烷基苯磺酸鈉插層劑，也存在少量硝酸根離子，層間距為2. 84nm。
[0033] 將20克本實施例制備的納米改性阻燃劑與180克熱塑性酚醛樹脂（浙江嘉民 塑膠有限公司PF8062型熱塑性酚醛樹脂）在三輥機上進行熔融共混（滾筒溫度90~ 120°C )，充分混合30分鐘，即制成納米改性阻燃熱塑性酚醛樹脂A。
[0034] 實施例2
[0035] 在室溫下將0?lmol/L硝酸鎂和0?05mol/L硝酸鋁混合溶液（50ml)緩慢滴加進濃 度為0. 05mol/L的500mL十二烷基苯磺酸鈉溶液中，保持體系pH值為9~11，滴加完畢后 在80°C陳化15小時，過濾并洗滌，所得白色粉末即為納米改性阻燃劑。該反應產率為95%。
[0036] 將20克本實施例制備的納米改性阻燃劑與180克熱塑性酚醛樹脂在三輥機上進 行熔融共混（滾筒溫度90~120°C )，充分混合30分鐘，即制成納米改性阻燃熱塑性酚醛 樹脂B。
[0037] 實施例3
[0038] 在室溫下將0? 2mol/L硝酸鎂和0? lmol/L硝酸鋁混合溶液（200ml)緩慢滴加進濃 度為0. lmol/L的1000mL十二烷基苯磺酸鈉溶液中，保持體系pH值為10~11，滴加完畢后 在60°C陳化18小時，過濾并洗滌，所得白色粉末即為納米改性阻燃劑。該反應產率為95%。
[0039] 將20克本實施例制備的納米改性阻燃劑與180克熱塑性酚醛樹脂在三輥機上進 行熔融共混（滾筒溫度90~120°C )，充分混合30分鐘，即制成納米改性阻燃熱塑性酚醛 樹脂C。
[0040] 將按實施例1~3分別制備得到的改性阻燃熱塑性酚醛樹脂，與普通的熱塑性酚 醛樹脂（對比例）采用表1配方制備酚醛模塑料，其各項性能指標詳見表2。
[0041]表1
【主權項】
1. 一種納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，其特征在于，步驟如下： 將可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽與水混合得到混合溶液，再將混合溶液滴加到十二烷基苯 磺酸鈉的水溶液中，并保持反應體系的PH值為8~13,滴加完畢后經陳化、過濾得到所述的 納米改性鎂-鋁復合阻燃劑； 所述的混合溶液中金屬離子總濃度為〇. 05~2mol/L，鎂鋁摩爾比為2:1。
2. 根據權利要求1所述的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述的 可溶性鎂鹽為硝酸鎂和/或氯化鎂，可溶性鋁鹽為硝酸鋁和/或氯化鋁。
3. 根據權利要求2所述的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述的 混合溶液中金屬離子總濃度為0. 1~lmol/L。
4. 根據權利要求1或3所述的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，其特征在于，所 述十二烷基苯磺酸鈉水溶液的濃度為0. 005~0. lmol/L。
5. 根據權利要求4所述的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述可 溶性鎂鹽與十二烷基苯磺酸鈉的摩爾比為〇. 1~10:1。
6. 根據權利要求1所述的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，其特征在于，通過滴 加氫氧化鈉水溶液，保持反應體系的pH值為9~11。
7. 根據權利要求1所述的納米改性鎂-鋁復合阻燃劑的制備方法，其特征在于，所述陳 化的溫度為60~80°C，時間為10~30h。
8. -種根據權利要求1~7任一權利要求所述的制備方法得到的納米改性鎂-鋁復合 阻燃劑。
9. 一種阻燃熱塑性酚醛樹脂，由熱塑性酚醛樹脂和權利要求8所述的納米改性鎂-鋁 復合阻燃劑共混改性制得。
10. 根據權利要求9所述的阻燃熱塑性酚醛樹脂，其特征在于，所述納米改性鎂-鋁復 合阻燃劑的加入量為酚醛樹脂重量的0. 5~20%。
【專利摘要】本發明公開了一種納米改性阻燃劑的制備方法，將可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽與水混合得到混合溶液，再將混合溶液滴加到十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，并保持反應體系的pH值為8～13，滴加完畢后經陳化、過濾得到所述的納米改性阻燃劑；所述的混合溶液中金屬離子總濃度為0.05～2mol/L，鎂鋁摩爾比為2:1。本發明公開了一種納米改性鎂-鋁復合阻燃劑，具有片層間距為納米級別的層狀結構，與酚醛樹脂具有優異的相容性，同時分散性好，具有極佳的阻燃效果，僅需極少量即可使酚醛樹脂制品具備明顯的阻燃效果；同時，其機械性能、耐熱性以及電氣性能均有所提高，適用于酚醛模塑料、纖維增強復合材料、剎車片和樹脂砂輪的制備以及鑄造領域。
【IPC分類】C08K3-28, C08K3-16, C08L61-06, C08K9-04
【公開號】CN104744727
【申請號】CN201510163005
【發明人】沈芳, 沈培林
【申請人】浙江嘉民塑膠有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月8日