一种磷酸锌包覆氢氧化镁型复合无机阻燃剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种磷酸锌包覆超细氢氧化镁型复合无机阻燃剂的制备方法。本方法是将超细氢氧化镁粉体分散在含有六偏磷酸钠分散剂的水中，制成悬浮液，然后将锌盐溶液、磷酸盐溶液、氢氧化钠溶液同时加入悬浮液中进行包覆反应，最后将包覆反应产物过滤、洗涤、干燥、解聚并用偶联剂进行表面改性处理。用本方法制备的磷酸锌包覆超细氢氧化镁型复合无机阻燃剂实现了氢氧化镁和磷酸锌这两种无机阻燃剂的化学复合，可充分地发挥氢氧化镁和磷酸锌这两种无机组分的协同阻燃效应，显著提高复合无机阻燃剂的阻燃效率。

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种表面包覆型复合无机阻燃剂的制备方法，更确切的说是 一种磷酸锌包覆超细氢氧化镁型复合无机阻燃剂的制备方法，属于化学工程领 域。

背景技术：

目前世界阻燃剂开发领域呈现出非卤化、复合化、无害或低害化和低烟化的 趋势。氢氧化镁、氢氧化铝等无机阻燃剂化学稳定性好，不易挥发，毒性低或 无毒，不产生腐蚀性等有害气体，对环境友好，而且原料来源丰富，价格低廉， 符合当今阻燃剂向环保型发展的大趋势，已成为阻燃技术发展的主要方向。但 单一的氢氧化镁阻燃效率低，一般都要高填充量才能产生好的阻燃效果；另外， 由于氢氧化镁与高聚物相容性差，界面结合力小而不易在高聚物基体材料中分 散，严重影响高聚物基填充材料的加工成型性能并导致被填充材料的机械性能 及其它性能下降。因此，在实际应用中常常将氢氧化镁与其他无机阻燃剂复配 在一起，制成复合无机阻燃剂使用，使它们相互增效，取长补短，从而达到降 低氢氧化镁阻燃剂的用量，提高材料阻燃性能、加工性能和力学性能的目的。 但当前氢氧化镁与其他无机阻燃剂的复合或复配大都只是在使用时或使用前进 行机械物理混合，一般都存在分散不均匀的问题，不能完全发挥阻燃剂间的协 同效应。

本发明的目的是针对目前复合无机阻燃剂制备方法，特别是氢氧化镁与其 他无机阻燃剂复配方法的不足之处，提供一种将磷酸锌包覆于超细氢氧化镁阻 燃剂的颗粒表面、制成高阻燃效率的磷酸锌包覆超细氢氧化镁型复合无机阻燃 剂的方法，实现氢氧化镁和磷酸锌这两种无机阻燃剂的化学复合，充分发挥氢 氧化镁和磷酸锌这两种无机组分的协同阻燃效应，显著提高复合无机阻燃剂的 阻燃效率。

发明内容：

本发明的内容是以超细氢氧化镁、磷酸盐、锌盐等为原料，采用化学非均 相沉淀法在超细氢氧化镁颗粒表面包覆磷酸锌，制备高阻燃效率的磷酸锌包覆 超细氢氧化镁型复合无机阻燃剂。

其工艺步骤为：

(1)将化学法制备的超细氢氧化镁粉体或用水镁石粉碎加工制备的超细氢 氧化镁粉体均匀分散在含有六偏磷酸钠等分散剂的水中，制成稳定分散的悬浮 液；

(2)将锌盐溶液、磷酸盐、氢氧化钠溶液同时加入悬浮液中进行包覆反应；

(3)将包覆反应的产物过滤、洗涤、干燥、解聚并用偶联剂进行表面改性 处理，得到磷酸锌包覆超细氢氧化镁型复合无卤阻燃剂。

上述工艺步骤(1)中所述的悬浮液制备，其主要特征是：氢氧化镁粉体的 粒度为d₉₇≤10μm；氢氧化镁浓度为0.5mol/L～1.5mol/L；分散剂六偏磷酸钠浓 度为0.05g/L～0.5g/L。

上述工艺步骤(2)中所述的锌盐溶液，其特征是，所加入的锌盐为硫酸锌， 加入量为氢氧化镁粉体质量的5％～40％，添加前配制成水溶液，浓度为0.1～ 1.0mol/L。

上述工艺步骤(2)中所述的磷酸盐溶液，其特征是，所加入的磷酸盐为磷 酸氢二钠，加入量为氢氧化镁粉体质量的3％～30％，添加前配制成水溶液，浓 度为0.05～0.6mol/L。

上述工艺步骤(2)中所述的氢氧化钠溶液，其特征是，所加入的氢氧化钠 为工业用分析纯氢氧化钠，加入量为氢氧化镁粉体质量的0.2％～3％，添加前配 制成水溶液，浓度为0.1～1mol/L。

上述工艺步骤(3)中所述的表面改性，其特征是，表面改性剂为硅烷偶联 剂或铝酸酯偶联剂，改性温度50～150℃。

附图1为本发明方法的工艺流程图。

用本发明方法制备的磷酸锌包覆超细氢氧化镁型复合无机阻燃剂，其粒度 分布为d₉₇≤10μm，吸油率≤0.50ml/g；应用于EVA电缆料，其主要性能指标为： 阻燃等级V-0，无烟或少烟(烟密度≤100)，氧指数≥38；拉伸强度>12MPa；断 裂伸长率>150％。

以下为本发明的实施例。

实施例1：

将23.2kg化学法制备的超细氢氧化镁粉料加入400L水中，并加入156g工 业级六偏磷酸钠((NaPO₃)₆含量为95％)，高速搅拌20min配成均匀分散的悬浮 液；将1.6kg工业级硫酸锌(ZnSO₄含量为98％)溶于水中配成0.3mol/L溶液， 将1.3kg磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O为95％)溶于水中配成0.2mol/L溶液； 然后往氢氧化镁悬浮液中以2L/min的相同流量同时加入硫酸锌溶液和磷酸氢 二钠溶液。反应在室温下完成后压滤洗涤，滤饼干燥后进行解聚，最后用硅烷 偶联剂在90℃下进行表面改性得到产品1。此产品的主要技术指标及填充EVA 电缆料的主要应用性能见表1。

实施例2：

将23.2kg化学法制备的超细氢氧化镁粉料加入400L水中，并加入94g工 业级六偏磷酸钠((NaPO₃)₆含量为95％)，高速搅拌20min配成均匀分散的悬浮 液；将3.2kg工业级硫酸锌(ZnSO₄含量为98％)溶于水中配成0.3mol/L溶液， 将2.6kg磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O为95％)溶于水中配成0.2mol/L溶液； 然后往氢氧化镁悬浮液中以2L/min的相同流量同时加入硫酸锌溶液和磷酸氢二 钠溶液。反应在室温下完成后压滤洗涤，滤饼干燥后进行解聚，最后用铝酸酯 偶联剂在100℃下进行表面改性得到产品2。此产品的主要技术指标及填充EVA 电缆料的主要应用性能见表1。

实施例3：

将11.6kg用水镁石粉碎加工制备的超细氢氧化镁粉料加入400L水中，并 加入156g工业级六偏磷酸钠((NaPO₃)₆含量为95％)，高速搅拌20min配成均 匀分散的悬浮液；将1.6kg工业级硫酸锌(ZnSO₄含量为98％)溶于水中配成 0.3mol/L溶液，将1.3kg磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O为95％)溶于水中配成 0.2mol/L溶液；然后往氢氧化镁悬浮液中以2L/min的相同流量同时加入硫酸锌 溶液和磷酸氢二钠溶液。反应在室温下完成后压滤洗涤，滤饼干燥后进行解聚， 最后用铝酸酯偶联剂在95℃下进行表面改性得到产品3。此产品的主要技术指 标及填充EVA电缆料的主要应用性能见表1。

实施例4：

将11.6kg用水镁石粉碎加工制备的超细氢氧化镁粉料加入200L水中，并 加入125g工业级六偏磷酸钠((NaPO₃)₆含量为95％)，高速搅拌20min配成均 匀分散的悬浮液；将2.4kg工业级硫酸锌(ZnSO₄含量为98％)溶于水中配成 0.3mol/L溶液，将2.0kg磷酸氢二钠(Na₂HPO₄·12H₂O为95％)溶于水中配成 0.2mol/L溶液；然后往氢氧化镁悬浮液中以2L/min的相同流量同时加入硫酸锌 溶液和磷酸氢二钠溶液。反应在室温下完成后压滤洗涤，滤饼干燥后进行气流 粉碎，最后用硅烷偶联剂在80℃下进行表面改性得到产品4。此产品的主要技 术指标及填充EVA电缆料的主要应用性能见表1。

表1  产品的主要技术指标及应用性能

 

       实施例     粒径吸油率        ml/g   氧指数        LOI，％拉伸强度          MPa     断裂伸长率            ％        实施例1d₉₇≤10μm0.4540.312.9178实施例2d₉₇≤10μm0.4439.813.0171实施例3d₉₇≤10μm0.4838.612.6175实施例4d₉₇≤10μmm0.4638.512.9180

注：产品填充EVA电缆料的塑料配方均为：阻燃剂120份，EVA100份，抗氧 剂、相容剂、润滑剂各一份。