一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法
【專利摘要】本發明公開了一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，包括以下步驟：1)配制次磷酸鈉水溶液；2)配制硫酸鋁水溶液；3)制備有機硅改性超細次磷酸鋁：先在次磷酸鈉溶液中加入分散劑，然后將硫酸鋁水溶液緩慢滴加到次磷酸鈉溶液中，繼續攪拌0～3h；4)向反應溶液中加入醇解一定時間的有機硅溶液，繼續攪拌0～1h后冷卻至室溫，洗滌并以一定濃度氯化鋇溶液檢驗濾液，待濾液中不再有白色沉淀產生，再放置在烘箱中烘干，得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品。本發明采用有機硅作為改性劑，使有機硅改性次磷酸鋁與高分子化合物更緊密結合在一起，提高阻燃劑與高分子材料間的界面結合力，反應條件溫和、并且產率高，從而更加適于產業化。
【專利說明】
一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于無機阻燃材料的制備領域，涉及無機化學領域，具體涉及一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法。
【背景技術】
[0002]傳統工程塑料如PBT及PA等的阻燃通常采用鹵系阻燃體系，但是因為含鹵化合物所阻燃材料在燃燒時可能產生PBDD (多溴代二苯并二噁英)和PBDF (多溴代二苯并呋喃)等有毒物質、且通常發煙量較大，在歐美等發達國家正逐漸被無齒阻燃劑所替代，而被人們給予厚望的IFR膨脹阻燃體系，也因為本身存在吸濕性較大、熱穩定系不佳等問題尚未大量用于塑料的阻燃。
[0003]次磷酸鋁作為磷系阻燃劑中的一種，其含磷量較高，具有熱穩定性好、水解穩定性好、阻燃效力高等優點，在加工中不引起聚合物的分解，也不影響塑料模制組合物，可應用在PP，PA6，PBT等改性塑料上，有良好的阻燃效果，采用凝聚相阻燃機理，相對于其它的磷系阻燃劑具有熱穩定性高、添加量小、吸濕性小等特點；作為一種功能型填料添加到塑料中，粒徑越小，在材料中的分散性更好、添加量更小、這樣就能在不影響材料力學性能的前提下提尚阻燃效率。
[0004]傳統方法合成所得次磷酸鋁粒徑較大，添加到材料中用量也大，對材料力學性能有嚴重影響；在次磷酸鋁合成工藝中加入高效分散劑，分散劑的親水基團可以與次磷酸鋁的極性基團相互作用，從而能夠吸附到次磷酸鋁的顆粒表面，阻止產物粒徑的增長。而次磷酸鋁是一種無機化合物，與有機高分子材料的相容性較差，為了進一步增加其與高分子材料的相容性，可以對其進行表面改性處理;常用有機硅對無機添加物進行改性，有機硅醇解后，可在無機物表面進行縮聚反應，形成網狀薄膜，含有機基團的一端暴露在外，從而可提高改性產物與有機高分子材料的相容性。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題在于提供一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，該方法在不影響次磷酸鋁合成收率的前提下大幅度降低了次磷酸鋁的粒徑。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明通過以下方式來實現:
[0007]—種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，具體包括以下步驟:
[0008]I)配制次磷酸鈉水溶液:將次磷酸鈉溶于水中制備成濃度為10?90wt %的次磷酸鈉溶液；
[0009]2)配制硫酸鋁水溶液:將硫酸鋁溶于水中制備成濃度為10?80wt%的硫酸鋁水溶液；
[0010]3)制備超細次磷酸鋁:先將步驟I)所得次磷酸鈉的水溶液置為底液，邊攪拌邊加熱，待底液溫度上升至50?95 °C后，向其加入濃度為0.1?5 %的分散劑，保持溫度繼續攪拌；隨后將步驟2)所得硫酸鋁溶液緩慢滴加到次磷酸鈉溶液中，并進行攪拌速度為50?500r/min的攪拌直至滴加完成，然后再繼續攪拌O?3h;
[0011]4)制備有機硅改性超細次磷酸鋁:向步驟3)反應后的溶液中加入醇解一定時間的有機硅溶液，繼續攪拌O?Ih，然后冷卻至室溫，洗滌并以一定濃度氯化鋇溶液檢驗濾液，待濾液中不再有白色沉淀產生，再放置在烘箱中烘干，得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品。
[0012]所述步驟3)次磷酸鈉溶液中次磷酸鈉和硫酸鋁溶液中硫酸鋁的物質的量之比為0.1 ?10。
[0013]所述步驟3)中硫酸鋁溶液滴加到次磷酸鈉溶液的滴加速度為l-50g/min。
[0014]所述步驟3)中的分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯的一種或多種。
[0015]所述步驟4)中的醇解時間為0.5?2h，醇解用的溶劑為甲醇或乙醇;烘箱中烘干時間為3?1h，溫度設置為50?200度。
[0016]與現有技術相比，本發明具有的有益效果:本發明通過在一定反應溫度條件下，使一定濃度的硫酸鋁溶液以適宜速率滴加到一定濃度的次磷酸鈉溶液中，并在其中添加分散劑從而影響其沉淀結晶反應過程，從而制備出具有微小粒徑的超細次磷酸鋁產品。相對于現有技術，本發明采用有機硅作為改性劑，使有機硅改性次磷酸鋁與高分子化合物更緊密地結合在一起，進一步改善阻燃材料的各項機械力學性能，通過表面改性，降低其表面勢能，改善親油性，超細的次磷酸鋁粉體更有利于在高分子基體材料中的分散，減少用量，提高阻燃劑與高分子材料間的界面結合力，反應條件溫和、并且產率高，從而更加適于產業化。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0018]實施例1
[0019]配制濃度為30%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為50%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至85度后，加入分散劑2g，繼續攪拌加熱，待溫度升至95度時，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為100r/min，滴加速度為20g/min，滴加完成后繼續保持95度料溫反應30min，然后向其中滴加醇解0.5h質量分數為30 %的有機硅溶液，繼續攪拌0.5h，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5 %的BaCl2溶液檢驗，待濾液沒有白色沉淀產生，烘干得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品，收率為98 %，平均粒徑為4.1微米。
[0020]實施例2
[0021]配制濃度為35%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為55%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至90度后，加入分散劑2g，繼續攪拌加熱，待溫度升至95度時，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為200r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續保持95度料溫反應30min，然后向其中滴加醇解Ih質量分數為50 %的有機硅溶液，繼續攪拌0.5h，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5 %的BaCl2溶液檢驗，待濾液沒有白色沉淀產生，烘干得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品，收率為99 %，平均粒徑為3.5微米。
[0022]實施例3
[0023]配制濃度為40%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至90度后，加入分散劑3g，繼續攪拌加熱，待溫度升至95度時，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為400r/min，滴加速度為5g/min，滴加完成后繼續保持95度料溫反應lOmin，然后向其中滴加醇解0.5h質量分數為50%的有機硅溶液，繼續攪拌Ih，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5%的BaCl2溶液檢驗，待濾液沒有白色沉淀產生，烘干得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品，收率為97 %，平均粒徑為3.3微米。
[0024]實施例4
[0025]配制濃度為40%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60%的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至95度后，加入分散劑3g，繼續攪拌1min，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為500r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續保持95度料溫反應30min，然后向其中滴加醇解0.5h質量分數為50 %的有機硅溶液，繼續攪拌0.5h，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5%的BaCl2溶液檢驗，待濾液沒有白色沉淀產生，烘干得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品，收率為98%，平均粒徑為2.1微米。
[0026]實施例5
[0027]配制濃度為40 %的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60 %的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至95度后，加入分散劑3g，繼續攪拌1min，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為600r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續保持95度料溫反應1min，然后向其中滴加醇解Ih質量分數為70 %的有機硅溶液，繼續攪拌lh，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5%的BaCl2溶液檢驗，待濾液沒有白色沉淀產生，烘干得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品，收率為97%，平均粒徑為3.3微米。
[0028]實施例6
[0029]普通未改進一般粒徑次磷酸鋁的合成:配制濃度為40%的次磷酸鈉水溶液600g，濃度為60 %的硫酸鋁水溶液500g，將次磷酸鈉溶液置為底液，加熱待底液溫度上升至95度并保持溫度攪拌1min，逐漸向次磷酸鈉溶液中滴加硫酸鋁溶液，攪拌速度為500r/min，滴加速度為10g/min，滴加完成后繼續保持95度料溫反應30min，然后冷卻至室溫，多次洗滌并用5 %的BaCl2溶液檢驗，待濾液沒有白色沉淀產生，烘干得到普通未改性次磷酸鋁產品，收率為99%，平均粒徑為17微米。
[0030]以上所述僅是本發明的實施方式，再次聲明，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進，這些改進也列入本發明權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:具體包括以下步驟: 1)配制次磷酸鈉水溶液:將次磷酸鈉溶于水中制備成濃度為10?90wt%的次磷酸鈉溶液； 2)配制硫酸鋁水溶液:將硫酸鋁溶于水中制備成濃度為10?SOwt%的硫酸鋁水溶液； 3)制備超細次磷酸鋁:先將步驟I)所得次磷酸鈉的水溶液置為底液，邊攪拌邊加熱，待底液溫度上升至50?95 °C后，向其中加入濃度為0.1?5 %的分散劑，保持溫度繼續攪拌;隨后將步驟2)所得硫酸鋁溶液緩慢滴加到次磷酸鈉溶液中，保持攪拌速度為50?500r/min直至滴加完成，然后再繼續攪拌O?3h; 4)制備有機硅改性超細次磷酸鋁:向步驟3)反應后的溶液中加入醇解一定時間的有機硅溶液，繼續攪拌O?Ih，然后冷卻至室溫，洗滌并以一定濃度氯化鋇溶液檢驗濾液，待濾液中不再有白色沉淀產生，再放置在烘箱中烘干，得到有機硅改性超細次磷酸鋁產品。2.根據權利要求1所述的一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟3)次磷酸鈉溶液中次磷酸鈉和硫酸鋁溶液中硫酸鋁的物質的量之比為0.1?10。3.根據權利要求1所述的一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟3)中硫酸鋁溶液滴加到次磷酸鈉溶液的滴加速度為I _50g/min。4.根據權利要求1所述的一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟3)中的分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯的一種或多種。5.根據權利要求1所述的一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述步驟4)中的醇解時間為0.5?2h，醇解用的溶劑為甲醇或乙醇。6.根據權利要求1所述的一種有機硅改性超細次磷酸鋁的合成方法，其特征在于:所述烘箱中烘干時間為3?I Oh，溫度設置為50?200度。
【文檔編號】C09C1/40GK105860594SQ201610303560
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】黃劍, 陳榮義, 袁明強, 練杰
【申請人】什邡市太豐新型阻燃劑有限責任公司