專利名稱：含n-p籠形大分子膨脹型阻燃劑及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃劑及其制備工藝，特別是一種含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑及其制備工藝。
背景技術(shù)：
N-P膨脹型阻燃劑是以磷和氮為主要成分的阻燃劑，由于磷和氮之間存在協(xié)同作用，阻燃機(jī)理具有多重性，具有良好的阻燃性能，其發(fā)煙量小，有毒氣體的生成量很小，被認(rèn)為是今后阻燃劑的重要發(fā)展方向之一。N-P膨脹型阻燃劑體系一般由以下三個(gè)部分組成:酸源(脫水劑)，一般可以是無(wú)機(jī)酸或加熱至100 250°C時(shí)生成無(wú)機(jī)酸的化合物，如磷酸、硫酸、硼酸、各種磷酸鹽、磷酸酯、硼酸鹽等；炭源(成炭劑)，它是形成泡沫炭化層的基礎(chǔ)，主要是一些含碳量高的多羥基化合物，如淀粉、季戊四醇、季戊四醇二聚物、季戊四醇三聚物、含有羥基的有機(jī)樹(shù)脂等；氣源(氮源，發(fā)泡劑)，常用的發(fā)泡源一般為三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨等。中國(guó)專利201210158248公開(kāi)了一種無(wú)鹵阻燃劑水相細(xì)化改性方法，它包括以下工藝步驟:(I)將無(wú)鹵阻燃劑、水和硅烷偶聯(lián)劑溶液加入高剪切乳化機(jī)中，在0 100°C下充分?jǐn)嚢?0 90分鐘，制成偶聯(lián)劑為無(wú)鹵阻燃劑質(zhì)量的0.1 5.0%的無(wú)鹵阻燃劑漿液。
(2)將無(wú)鹵阻燃劑漿液泵送至兩級(jí) 攪拌球磨機(jī)中，研磨90 300分鐘。(3)將兩級(jí)研磨后的無(wú)鹵阻燃劑漿液泵送至噴霧干燥器中脫水干燥，得到偶聯(lián)劑包覆改性的無(wú)鹵阻燃劑。所述硅烷偶聯(lián)劑溶液為質(zhì)量濃度為10%的硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液；所述硅烷偶聯(lián)劑為十二烷基三甲氧基硅烷。在采用球磨機(jī)生產(chǎn)的過(guò)程中，其耗能量大，且生產(chǎn)工時(shí)長(zhǎng)，無(wú)形中增加生產(chǎn)成本。同時(shí)，在球磨過(guò)程中，溫度控制難度較大，容易導(dǎo)致球磨混合時(shí)涂料鼓泡沸騰、稠度增大，使阻燃體系失效。中國(guó)專利201110122334.2公開(kāi)了一種氯代烷基多具磷酸酯阻燃劑及其合成工藝，所述阻燃劑為三氯氧磷與二甘醇為原料反應(yīng)生成中間體，中間體在于環(huán)氧丙烷在催化劑的條件下反應(yīng)，合成得到本發(fā)明產(chǎn)物。雖然這種工藝較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，但是在阻燃過(guò)程中，阻燃劑降解產(chǎn)生鹵化氫或金屬鹵化物，這些化合物增加了火災(zāi)中有毒、遮蔽性氣體的生成量，對(duì)環(huán)境和人體都構(gòu)成極大的危害。聚磷酸銨作為傳統(tǒng)阻燃劑的原料之一，就耐水性而言，國(guó)內(nèi)的聚磷酸銨受自身的水溶性影響，容易吸潮，國(guó)外的聚磷酸銨雖然耐水性較好，但是成本很高。而且聚磷酸銨自身的聚合度、PH值等因素造成防火涂料涂層開(kāi)裂、塌泡。另外，在溫差較大的地區(qū)，實(shí)用聚合度較低的聚磷酸銨會(huì)導(dǎo)致涂層表面析出白色粉末，影響防火涂料的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種集“三源”于一體、阻燃效果好、生產(chǎn)耗能量少和使用成本低的含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑及其制備工藝。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑，它包括磷酸、五氧化二磷、季戊四醇、三聚氰胺和催化劑，各組分的重量份數(shù)為:
磷酸20 60份
五氧化二磷10 30份
季戊四醇10 40份
三聚氰胺40 70份
催化劑5 10份。所述的催化劑為NKC-9。所述的含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑的制備工藝，它包括以下步驟:
A:向反應(yīng)釜中加入前述重量份的磷酸和五氧化二磷，攪拌均勻，并升溫至100°C 150。。；
B:向反應(yīng)釜中加入前述重量份的季戊四醇和催化劑NKC-9反應(yīng)600min 720min，得到季戊四醇磷酸酯中間體；
C:將步驟B所得到的酯類中間體與前述重量份的三聚氰胺混合均勻，控制其溫度范圍為180°C 280V之間，高溫固化120min 300min，交聯(lián)固化得到季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽；
D:將步驟C所得物粉碎至200 400目，最終制得成品。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) :
1、本發(fā)明所得到的復(fù)合高分子單體集酸源、炭源、氣源“三源”于一體，有效地解決了傳統(tǒng)阻燃劑的“三源”材料分散不均勻的缺陷。2、本發(fā)明的聚合度高，降低了吸潮性，耐水性好，而且耐表面遷移性能好，在高溫灼燒時(shí)，逐層發(fā)泡，形成蜂窩狀致密碳層，硬度高，能有效地延長(zhǎng)耐火極限，其阻燃性能較傳統(tǒng)的阻燃劑有大幅度地提高。3、在涂料的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，其原料不需球磨混合，有效解決球磨過(guò)程中溫度控制難度高、涂料易鼓泡沸騰等難題，在耗能量低的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。4、該阻燃劑在防火涂料的中的添加量約為聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇三個(gè)組分用量總和的1/2 3/4，其使用成本大大降低。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。實(shí)施例1:
含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑，它包括磷酸、五氧化二磷、季戊四醇、三聚氰胺和催化劑，各組分的重量份數(shù)為:
磷酸20份
五氧化二磷30份
季戊四醇40份
三聚氰胺70份
催化劑5份。所述的催化劑為NKC-9。
所述的含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑的制備工藝，它包括以下步驟:
A:向反應(yīng)釜中加入重量份數(shù)為20份的磷酸和30份的五氧化二磷，攪拌均勻，并升溫至IOO0C ；
B:向反應(yīng)釜中加入重量份數(shù)為40份的季戊四醇和5份的催化劑NKC-9反應(yīng)600min，得到季戊四醇磷酸酯中間體；
C:將步驟B所得到的酯類中間體與重量份數(shù)為70份的三聚氰胺混合均勻，控制其溫度范圍為180°C之間，高溫固化120min，交聯(lián)固化得到季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽；
D:將步驟C所得物粉碎至200目，最終制得成品。實(shí)施例2:
含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑，它包括磷酸、五氧化二磷、季戊四醇、三聚氰胺和催化劑，各組分的重量份數(shù)為:
磷酸40份
五氧化二磷20份
季戊四醇25份
三聚氰胺55份
催化劑8份。所述的催化劑為 NKC-9。所述的含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑的制備工藝，它包括以下步驟:
A:向反應(yīng)釜中加入重量份數(shù)為40份的磷酸和20份的五氧化二磷，攪拌均勻，并升溫至125 0C ；
B:向反應(yīng)釜中加入重量份數(shù)為25份的季戊四醇和8份的催化劑NKC-9反應(yīng)660min，得到季戊四醇磷酸酯中間體；
C:將步驟B所得到的酯類中間體與重量份數(shù)為55份的三聚氰胺混合均勻，控制其溫度范圍為230°C之間，高溫固化210min，交聯(lián)固化得到季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽；
D:將步驟C所得物粉碎至300目，最終制得成品。實(shí)施例3:
含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑，它包括磷酸、五氧化二磷、季戊四醇、三聚氰胺和催化劑，各組分的重量份數(shù)為:
磷酸60份
五氧化二磷10份
季戊四醇10份
三聚氰胺40份
催化劑10份。所述的催化劑為NKC-9。所述的含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑的制備工藝，它包括以下步驟:
A:向反應(yīng)釜中加入重量份數(shù)為60份的磷酸和10份的五氧化二磷，攪拌均勻，并升溫至150。。；
B:向反應(yīng)釜中加入重量份數(shù)為10份的季戊四醇和10份的催化劑NKC-9反應(yīng)720min，得到季戊四醇磷酸酯中間體；C:將步驟B所得到的酯類中間體與重量份數(shù)為40份的三聚氰胺混合均勻，控制其溫度范圍為280°C之間，高溫固化300min，交聯(lián)固化得到季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽；
D:將步驟C所得物粉碎至400目，最終制得成品。下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
分別將傳統(tǒng)的阻燃劑制得的防火涂料和本發(fā)明所制得的防火涂料按照《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行涂刷，涂刷厚度為2mm，保養(yǎng)7天后，分別用3L汽油噴燈進(jìn)行灼燒，火焰與鋼板的間距為20 30cm，用本發(fā)明所制得的防火涂料涂刷的鋼板灼燒了118min，涂層未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，碳層致密均勻，而使用傳統(tǒng)的阻燃劑制得的防火涂料涂刷的鋼板在灼燒32分鐘時(shí)已經(jīng)開(kāi)始縮邊，并出現(xiàn)部分脫落現(xiàn)象。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)得知，兩次灼燒時(shí)間差異較大，也就說(shuō)明采用本發(fā)明所制得的防火涂料的耐久性能遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)阻燃劑所制得的防火涂料的耐久性。而且本 發(fā)明所用到的原材料的成本也低于傳統(tǒng)阻燃劑所用到的原材料的成本。
權(quán)利要求
1.含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑，其特征在于:它包括磷酸、五氧化二磷、季戊四醇、三聚氰胺和催化劑，各組分的重量份數(shù)為: 磷酸20 60份 五氧化二磷10 30份 季戊四醇10 40份 三聚氰胺40 70份 催化劑5 10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑，其特征在于:所述的催化劑為NKC-9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑的制備工藝，其特征在于:它包括以下步驟: A:向反應(yīng)釜中加入前述重量份的磷酸和五氧化二磷，攪拌均勻，并升溫至100°C 150。。； B:向反應(yīng)釜中加入前述重量份的季戊四醇和催化劑NKC-9反應(yīng)600min 720min，得到季戊四醇磷酸酯中間體； C:將步驟B所得到的季戊四醇磷酸酯類中間體與前述重量份的三聚氰胺混合均勻，控制其溫度范圍為180°C 280°C之間，高溫固化120min 300min，交聯(lián)固化得到季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽； D:將步驟C所得物粉碎至200 400目，最終制得成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及含N-P籠形大分子膨脹型阻燃劑，它包括磷酸20～60份、五氧化二磷10～30份、季戊四醇10～40份、三聚氰胺40～70份和催化劑5～10份。其制備工藝包括以下步驟A向反應(yīng)釜中加入磷酸和五氧化二磷，攪拌均勻，并升溫至100～150℃；B向反應(yīng)釜中加入季戊四醇和NKC-9反應(yīng)600～720min，得到季戊四醇磷酸酯中間體；C將步驟B所得到的酯類中間體與三聚氰胺混合均勻，其溫度范圍為180～280℃之間，高溫固化120～300min，交聯(lián)固化得到季戊四醇磷酸酯三聚氰胺鹽；D將步驟C所得物粉碎，制得成品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于集“三源”于一體、阻燃效果好、生產(chǎn)耗能量少和使用成本低。
文檔編號(hào)C09D5/18GK103113775SQ20131002579
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者賴力嘉 申請(qǐng)人:四川卓安消防材料有限公司