本發明涉及一種白度化紅磷、低氣味、低散發改性紅磷阻燃尼龍材料及其制備方法，屬于高分子材料技術領域。

背景技術：

尼龍是具有優良綜合性能的通用工程塑料，具有優異的機械性能與耐磨、耐溶劑、耐油等優點，廣泛運用于各行業。但尼龍屬于可燃性材料，為了滿足阻燃產品的要求，需要對阻燃方面進行大量研究。而紅磷是一種優良的無鹵環保型阻燃劑，阻燃效率高，與其他阻燃劑相比，達到相同阻燃級別所需添加量少，因而對材料的物理力學性能影響小。但它也存在一些缺點，如在空氣中易氧化變質，暴露在空氣中容易吸潮、氧化生成磷酸并釋放出劇毒的磷化氫氣體，其本身的紫紅色對制備淺色塑料制品有局限性。因此，紅磷作為阻燃劑，只有經過表面處理后才有實際的應用價值。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種白度化紅磷、尼龍用低氣味、低散發、白度化紅磷阻燃母粒及其制備方法。

為了實現本發明的目的，本發明提供了一種白度化紅磷，所述的白度化紅磷為微膠囊紅磷，所述的微膠囊紅磷為氫氧化鋁和酚醛樹脂雙包覆紅磷，所述微膠囊紅磷的制備：采用包括如下重量配比的原料制成：紅磷25-35％，硫酸鋁5-15％，尿素10-15％，水50-59％，油溶性酚醛樹脂樹脂1-5％；氫氧化鋁包覆過程：首先將硫酸鋁加入水中，攪拌使之完全溶解，接著將紅磷投入，攪拌20min，再轉入球磨機中研磨至紅磷顆粒直徑在5-10um為止，然后轉入反應釜中，邊攪拌邊徐徐加入燒堿(5-15wt％溶液)，直至體系的PH＝5-6為止，再加入聚凝劑(可為常用的聚合氯化鋁PAC或者聚丙烯酰胺PAM等聚凝劑，用量一般可為體系重量的0.1％-1％)，攪拌均勻，在75-85℃范圍內保溫1.5h，最后經過過濾、洗滌、干燥得到氫氧化鋁包覆紅磷；酚醛樹脂包覆過程：先用2.5-3.0倍體積的二甲苯將油溶性酚醛樹脂稀釋，再將氫氧化鋁包覆紅磷與油溶性酚醛樹脂稀釋液進行混合，攪拌成糊狀均勻態，送入帶回收二甲苯裝置的干燥器中，控制溫度60±5℃進行干燥，即得氫氧化鋁和酚醛樹脂雙包覆紅磷。

本發明還提供了一種尼龍用低氣味、低散發、白度化紅磷阻燃母粒，由下述組分按重量份制備而成：

白度化紅磷 20-50，

尼龍6 45-80

疏水型氣味吸附母粒 1-5份，

硅烷偶聯劑 0.5-1份

抗氧劑 0.2～1.0份

潤滑劑 0.2～1.0份

所述的白度化紅磷為微膠囊紅磷，所述的微膠囊紅磷為氫氧化鋁和酚醛樹脂雙包覆紅磷。

所述的尼龍6特性粘度為2.0-3.6。

所述的疏水型氣味吸附母粒由以下重量份的組分制成：PA6 40～75份，疏水性硅藻土10～20份，鐵氧化物1～5份，疏水性活性炭0～10份，針狀沸石分子篩5～10份，蓖麻油酸鋅5～10份，抗菌劑5～10份，苯并呋喃酮類自由基捕捉劑0.1-0.5份，抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2-0.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.2-0.5份，潤滑劑硬脂酸鋅0.5-1.0份；所述的抗菌劑為接枝高分子季銨鹽的納米二氧化硅；所述的苯并呋喃酮類自由基捕捉劑為5,7-二-(2,2-二甲基乙基)-3-(3,4-二甲基苯基)-2-3氫-苯并呋喃酮。所述鐵氧化物為四氧化三鐵和三氧化二鐵1：1混合的活性鐵氧化物。

所述的硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)。

所述的抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯的混合物。

所述的潤滑劑為硅酮粉。

本發明的另一個目的是提供上述尼龍用低氣味、低散發、白度化紅磷阻燃母粒的制備方法，包括下列步驟：

將微膠囊紅磷、疏水性氣味吸附母粒、尼龍、硅烷偶聯劑、抗氧劑和潤滑劑倒入高速攪拌機中，高速攪拌，混合至均勻后加入雙螺桿擠出機中，經熔融擠出后造粒，制得低氣味、低散發、高耐磨耐高溫尼龍。

所述雙螺桿擠出機一區溫度為200-230℃，二區溫度為200-230℃，三區溫度為200-240℃，四區溫度為210-240℃，五區溫度為210-250℃，六區溫度為220-250℃；雙螺桿主機轉速為250-500rpm。

本發明的有益效果：

1.本發明疏水型氣味吸附母粒顯著降低了紅磷阻燃母粒熱成型加工過程中磷化氫的釋放，顯著降低了總揮發性有機物TVOC，在保證阻燃母粒低氣味特性的同時還保持了較低的吸水率；將其作為阻燃母粒加到尼龍基體塑料中則不會影響基體塑料的成型加工性能。

2包覆后的白度化紅磷，基本上克服了紅磷容易吸潮、易氧化的問題，同時在氣味吸附母粒的協同作用下顯著降低了熱成型加工過程中的PH3發生量，同時也突破了顏色上的局限，使產品不局限于深色制品。

具體實施方式

以下通過具體實施方式的描述對本發明作進一步說明，但這并非是對本發明的限制，本領域技術人員根據本發明的基本思想，可以做出各種修改或改進，但是只要不脫離本發明的基本思想，均在本發明的范圍之內。

具體實施方式

以下通過具體實施方式的描述對本發明作進一步說明，下面各實施例中所使用的白度化紅磷和氣味吸附母粒均通過下面方法制備而成：

白度化紅磷的制備：紅磷30％，硫酸鋁10％，尿素5％，水50％，油溶性酚醛樹脂5％。氫氧化鋁包覆過程：首先將硫酸鋁加入水中，攪拌使之完全溶解，接著將紅磷投入，攪拌20min，再轉入球磨機中研磨至紅磷顆粒直徑在5-10um為止，然后轉入反應釜中，邊攪拌邊徐徐加入燒堿(10wt％溶液)，直至體系的PH＝5-6為止，再加入聚凝劑聚丙烯酰胺，攪拌均勻，在75-85℃范圍內保溫1.5h，最后經過過濾、洗滌、干燥得到氫氧化鋁包覆紅磷。酚醛樹脂包覆過程：先用2.5-3.0倍二甲苯將油溶性酚醛樹脂稀釋，再將氫氧化鋁包覆紅磷與油溶性酚醛樹脂稀釋液進行混合，攪拌成糊狀均勻態，送入帶回收二甲苯裝置的干燥器中，控制溫度60±5℃進行干燥，即得氫氧化鋁和酚醛樹脂雙包覆紅磷。

疏水型氣味吸附母粒的制備：尼龍6 50份，疏水性硅藻土15份，四氧化三鐵2份、三氧化二鐵2份，疏水性活性炭5份，針狀沸石分子篩10份，蓖麻油酸鋅10份，高分子季銨鹽接枝納米二氧化硅5份，5,7-二-(2,2-二甲基乙基)-3-(3,4-二甲基苯基)-2-3氫-苯并呋喃酮0.1份，抗氧劑四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.2份，硬脂酸鋅0.5份加入高速混合機混合均勻，然后在雙螺桿擠出機中擠出造粒得到疏水型氣味吸附母粒。

實施例1

將40份白度化紅磷，55份尼龍6，3份疏水型氣味吸附母粒，0.6份硅烷偶聯劑，0.2份抗氧劑1098、0.2份抗氧劑168和1份硅酮粉倒入高速攪拌機中，高速攪拌，混合至均勻后加入雙螺桿擠出機中，經熔融擠出后造粒，制得尼龍用低氣味、低散發、白度化紅磷阻燃母粒。

其中雙螺桿擠出機一區溫度為200℃，二區溫度為210℃，三區溫度為220℃，四區溫度為230℃，五區溫度為240℃，六區溫度為250℃；雙螺桿主機轉速為350rpm。

實施例2

將20份白度化紅磷，77份尼龍6，1份疏水型氣味吸附母粒，0.8份硅烷偶聯劑，0.5份抗氧劑1098、0.5份抗氧劑168和0.2份硅酮粉倒入高速攪拌機中，高速攪拌，混合至均勻后加入雙螺桿擠出機中，經熔融擠出后造粒，制得尼龍用低氣味、低散發、白度化紅磷阻燃母粒。

其中雙螺桿擠出機一區溫度為230℃，二區溫度為230℃，三區溫度為240℃，四區溫度為240℃，五區溫度為250℃，六區溫度為250℃；雙螺桿主機轉速為500rpm。

實施例3

將50份白度化紅磷，43份尼龍6，5份疏水型氣味吸附母粒，1份硅烷偶聯劑，0.2份抗氧劑1098、0.3份抗氧劑168和0.5份硅酮粉倒入高速攪拌機中，高速攪拌，混合至均勻后加入雙螺桿擠出機中，經熔融擠出后造粒，制得尼龍用低氣味、低散發、白度化紅磷阻燃母粒。

其中雙螺桿擠出機一區溫度為205℃，二區溫度為205℃，三區溫度為210℃，四區溫度為215℃，五區溫度為220℃，六區溫度為225℃；雙螺桿主機轉速為250rpm。

對比例1

將40份未處理紅磷，55份尼龍6，3份疏水型氣味吸附母粒，0.6份硅烷偶聯劑，0.2份抗氧劑1098、0.2份抗氧劑168和1份硅酮粉倒入高速攪拌機中，高速攪拌，混合至均勻后加入雙螺桿擠出機中，經熔融擠出后造粒，制得尼龍用紅磷阻燃母粒。

其中雙螺桿擠出機一區溫度為200℃，二區溫度為210℃，三區溫度為220℃，四區溫度為230℃，五區溫度為240℃，六區溫度為250℃；雙螺桿主機轉速為350rpm。

對比例2

將40份未處理紅磷，58份尼龍6，0.6份硅烷偶聯劑，0.2份抗氧劑1098、0.2份抗氧劑168和1份硅酮粉倒入高速攪拌機中，高速攪拌，混合至均勻后加入雙螺桿擠出機中，經熔融擠出后造粒，制得尼龍用紅磷阻燃母粒。

其中雙螺桿擠出機一區溫度為200℃，二區溫度為210℃，三區溫度為220℃，四區溫度為230℃，五區溫度為240℃，六區溫度為250℃；雙螺桿主機轉速為350rpm。

按照實施例1等量有效阻燃組分，將上述實施例1-3所制成的尼龍用低氣味、低散發、白度化紅磷阻燃母粒分別應用于PA6中，制得實施例4-6。按照實施例1等量有效阻燃組分，將對比例1-2所制成的尼龍用紅磷阻燃母粒分別應用于PA6中，制得對比例3-4。按照實施例1等量有效阻燃組分，將等量的未處理紅磷應用于PA6中制得對比例5。改性材料的配比及性能如下表所示，其中力學性能采用ASTM標準進行檢測，氣味等級、TVOC采用GMW標準進行檢測，阻燃性能根據UL94標準來測定。

表1性能數據

通過上表1可看，本發明制備的尼龍用紅磷阻燃母粒與尼龍6基體混合后，其阻燃性能均能達到UL94V-0級，氣味等級均達到6.5級，且材料的拉伸強度、沖擊強度均有由于未處理紅磷所制材料，一定程度上提高了阻燃材料的綜合力學性能與加工性能。

另外，使用本發明的尼龍用紅磷阻燃母粒可減少粉塵污染，提高環保且對人體無害；并且與樹脂基體之間相容性好，還相應地提高了改性樹脂材料的物理化學性能。

以上具體實施方式的描述是對本發明作進一步說明，但這并非是對本發明的限制，本領域技術人員根據本發明的基本思想，可以做出各種修改或改進，但是只要不脫離本發明的基本思想，均在本發明的范圍之內。