本發明涉及阻燃劑改性技術領域，具體涉及一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑及其制備方法。
背景技術：
聚氨酯（pu）泡沫塑料系目前最常用的塑料品種之一，據估計全球年需求量在500萬噸左右，其中絕大部分是聚氨酯軟泡和硬泡。pu泡沫材料在空氣中極易燃燒，而且燃燒時產生大量有毒氣體及煙塵。因此，國外對pu泡沫材料的阻燃給予了極大的關注，并頒布了許多有關阻燃的法規和阻燃標準。在我國，雖然還沒有建立關于pu泡沫阻燃的規定，但實際上，對用于飛機、輪船、鐵路車輛、汽車、其他重要行業部件、設備及某些場所的聚氨酯泡沫，近年來都提出了阻燃要求，且很多已采用了阻燃級pu泡沫。
我國阻燃劑生產廠家有50多家，品種近50余種，但專用阻燃劑不多，常用品種20~30種。雖然我國阻燃劑的總生產能力已達15萬噸，但目前我國阻燃劑的發展與國外尚有不小的差距，尤其是在阻燃劑產品的結構方面，品種少，檔次低，生產企業的產量小，尚未形成大的生產規模和知名企業。國內聚氨酯泡沫使用的阻燃劑，單一品種較多，用量大，國外復合阻燃劑的研究和使用非常活躍，相關品種也比較多。為順應阻燃的低煙霧、低毒性、無害化的發展趨勢，開發高效復合阻燃劑，將具有廣闊的市場前景。
賦予pu以阻燃性有兩種方法，其一是對其進行結構改性，如將異氰脲酸酯結構引入pu鏈中，以提高材料的炭化傾向而降低其可燃性，但這種方法的應用目前是很有限的，一般僅適合于制備硬質泡沫塑料。另一種最常用的方法是在pu配方中加入反應型或添加型阻燃劑。目前，用于pu泡沫塑料的添加型阻燃劑主要有鹵系、硼系、磷系阻燃劑等，硅系阻燃劑是發展較晚的阻燃劑之一，它的開發要遠遠晚于鹵系阻燃劑及磷系阻燃劑，但它可使阻燃復合材料擁有優異的阻燃性能、良好的加工性和滿意的力學性能，特別是對環境友好而備受人們重視。作為一類新型的高分子阻燃劑，它具有高效、無毒、低煙、防滴落、無污染等優點，用作實際的阻燃時，其用量較少，從而對產品物理機械性能影響小，是無鹵阻燃劑的發展趨勢之一。鹵系阻燃劑雖然阻燃效率高，但是在材料燃燒過程中會產生大量的煙和有毒有腐蝕性氣體，對人類的健康和環境不利；磷系阻燃劑易溶于水，易潮解，與基體的相容性不好，在高溫高濕環境下容易向聚合物表面遷移滲出，造成材料阻燃性能和機械性能的下降。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供了一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑及制備方法，能夠協同阻燃，且有效避免添加型阻燃劑滲出導致阻燃效率低下的問題。
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：
一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑，所述微膠囊高效阻燃劑為雙層包覆結構，包括內層和外層，所述內層包括第一芯材和包覆第一芯材的第一囊材，所述外層包括第二芯材和包覆所述第二芯材的第二囊材；所述第一芯材為有機硅系阻燃劑，第一囊材為氫氧化鋁；所述第二芯材為有機氮系阻燃劑，第二囊材為酰胺化淀粉。
優選地，所述第一囊材和第一芯材的質量比為2-14：20。
優選地，所述第二囊材和第二芯材的質量比為1-10：10。
優選地，所述第一芯材和第二芯材的質量比為1-3：1-2。
優選地，所述有機硅系阻燃劑為聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚倍半硅氧烷中的一種。
優選地，所述有機氮系阻燃劑為三聚氰胺、三聚氰胺磷酸鹽、三聚氰胺氰尿酸鹽、磷酸胍中的一種或多種。
用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑的制備方法，步驟如下：
s1、向有機硅系阻燃劑中加入水、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇水溶液，升溫至60-70℃，高速剪切分散，得混合液a；
s2、將硫酸鋁溶解在水中，然后緩慢滴加到混合液a中，攪拌，調節ph至7-8，升溫至60-70℃，攪拌反應2-3h，過濾，洗滌，干燥，得包覆產物b；
s3、將包覆產物b加入到含有六偏磷酸鈉的水中，攪拌分散，得混合液c；
s4、將有機氮系阻燃劑、十二烷基磺酸鈉加入含有乙二醇的水中，攪拌分散20-30min，加入到混合液c中，攪拌反應1-2h，得混合液d；
s5、將酰胺化淀粉鹽加入到混合液d中，加入乳化劑，繼續攪拌分散20-30min，升高溫度至80-90℃，反應2-4h，過濾、干燥，即得。
有益效果：本發明中第一芯材有機硅系阻燃劑和第一囊材氫氧化鋁之間，第二芯材有機氮系阻燃劑和第二囊材酰胺化淀粉之間都能夠發生協同效應，促進炭層的生成，進而阻止煙的形成和火焰的發展；采用雙層包覆，不僅能有效避免添加型阻燃劑滲出導致阻燃效率低下的問題，還能逐層發揮協同阻燃作用，得到高效的阻燃劑。
具體實施方式
以下通過具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述方法思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包含在本發明的范圍內。
實施例1
一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑，所述微膠囊高效阻燃劑為雙層包覆結構，包括內層和外層，所述內層包括第一芯材和包覆第一芯材的第一囊材，所述外層包括第二芯材和包覆所述第二芯材的第二囊材；所述第一芯材為有機硅系阻燃劑，第一囊材為氫氧化鋁；所述第二芯材為有機氮系阻燃劑，第二囊材為酰胺化淀粉；其中，第一囊材和第一芯材的質量比為8：20，第二囊材和第二芯材的質量比為6：10，第一芯材和第二芯材的質量比為2：1.5。
用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑的制備方法，步驟如下：
s1、向有機硅系阻燃劑中加入水、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇水溶液，升溫至65℃，高速剪切分散，得混合液a；
s2、將硫酸鋁溶解在水中，然后緩慢滴加到混合液a中，攪拌，調節ph至7.5，升溫至65℃，攪拌反應2.5h，過濾，洗滌，干燥，得包覆產物b；
s3、將包覆產物b加入到含有六偏磷酸鈉的水中，攪拌分散，得混合液c；
s4、將有機氮系阻燃劑、十二烷基磺酸鈉加入含有乙二醇的水中，攪拌分散25min，加入到混合液c中，攪拌反應1.5h，得混合液d；
s5、將酰胺化淀粉加入到混合液d中，加入乳化劑，繼續攪拌分散25min，升高溫度至85℃，反應3h，過濾、干燥，即得。
將實施例1得到的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑以0.5wt%的比例加入聚酯多元醇，然后分散均勻，進一步與聚醚多元醇、甲苯二異氰酸酯迅速攪拌均勻，得到阻燃聚氨酯，通過測試，制備的聚氨酯阻燃性能達到b1級。
實施例2
一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑，所述微膠囊高效阻燃劑為雙層包覆結構，包括內層和外層，所述內層包括第一芯材和包覆第一芯材的第一囊材，所述外層包括第二芯材和包覆所述第二芯材的第二囊材；所述第一芯材為聚二甲基硅氧烷，第一囊材為氫氧化鋁；所述第二芯材為三聚氰胺，第二囊材為酰胺化淀粉；其中，第一囊材和第一芯材的質量比為12：20，第二囊材和第二芯材的質量比為4：10，第一芯材和第二芯材的質量比1：2。
用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑的制備方法，步驟如下：
s1、向聚二甲基硅氧烷中加入水、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇水溶液，升溫至70℃，高速剪切分散，得混合液a；
s2、將硫酸鋁溶解在水中，然后緩慢滴加到混合液a中，攪拌，調節ph至7，升溫至70℃，攪拌反應2.5h，過濾，洗滌，干燥，得包覆產物b；
s3、將包覆產物b加入到含有六偏磷酸鈉的水中，攪拌分散，得混合液c；
s4、將三聚氰胺阻燃劑、十二烷基磺酸鈉加入含有乙二醇的水中，攪拌分散20min，加入到混合液c中，攪拌反應1h，得混合液d；
s5、將酰胺化淀粉加入到混合液d中，加入乳化劑，繼續攪拌分散25min，升高溫度至80℃，反應2.5h，過濾、干燥，即得。
實施例3
一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑，所述微膠囊高效阻燃劑為雙層包覆結構，包括內層和外層，所述內層包括第一芯材和包覆第一芯材的第一囊材，所述外層包括第二芯材和包覆所述第二芯材的第二囊材；所述第一芯材為聚甲基苯基硅氧烷阻燃劑，第一囊材為氫氧化鋁；所述第二芯材為三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，第二囊材為酰胺化淀粉；其中，第一囊材和第一芯材的質量比為10：20，第二囊材和第二芯材的質量比為7：10，第一芯材和第二芯材的質量比為2：2。
用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑的制備方法，步驟如下：
s1、向聚甲基苯基硅氧烷阻燃劑中加入水、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇水溶液，升溫至60℃，高速剪切分散，得混合液a；
s2、將硫酸鋁溶解在水中，然后緩慢滴加到混合液a中，攪拌，調節ph至7，升溫至65℃，攪拌反應3h，過濾，洗滌，干燥，得包覆產物b；
s3、將包覆產物b加入到含有六偏磷酸鈉的水中，攪拌分散，得混合液c；
s4、將三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑、十二烷基磺酸鈉加入含有乙二醇的水中，攪拌分散25min，加入到混合液c中，攪拌反應1h，得混合液d；
s5、將酰胺化淀粉加入到混合液d中，加入乳化劑，繼續攪拌分散30min，升高溫度至80℃，反應3.5h，過濾、干燥，即得。
實施例4
一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑，所述微膠囊高效阻燃劑為雙層包覆結構，包括內層和外層，所述內層包括第一芯材和包覆第一芯材的第一囊材，所述外層包括第二芯材和包覆所述第二芯材的第二囊材；所述第一芯材為聚倍半硅氧烷阻燃劑，第一囊材為氫氧化鋁；所述第二芯材為三聚氰胺磷酸鹽阻燃劑，第二囊材為酰胺化淀粉；其中，第一囊材和第一芯材的質量比為6：20，第二囊材和第二芯材的質量比為8：10，第一芯材和第二芯材的質量比為3：2。
用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑的制備方法，步驟如下：
s1、向聚倍半硅氧烷阻燃劑中加入水、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇水溶液，升溫至65℃，高速剪切分散，得混合液a；
s2、將硫酸鋁溶解在水中，然后緩慢滴加到混合液a中，攪拌，調節ph至7.5，升溫至60℃，攪拌反應3h，過濾，洗滌，干燥，得包覆產物b；
s3、將包覆產物b加入到含有六偏磷酸鈉的水中，攪拌分散，得混合液c；
s4、將三聚氰胺磷酸鹽阻燃劑、十二烷基磺酸鈉加入含有乙二醇的水中，攪拌分散25min，加入到混合液c中，攪拌反應2h，得混合液d；
s5、將酰胺化淀粉加入到混合液d中，加入乳化劑，繼續攪拌分散25min，升高溫度至85℃，反應3h，過濾、干燥，即得。
實施例5
一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑，所述微膠囊高效阻燃劑為雙層包覆結構，包括內層和外層，所述內層包括第一芯材和包覆第一芯材的第一囊材，所述外層包括第二芯材和包覆所述第二芯材的第二囊材；所述第一芯材為聚二甲基硅氧烷阻燃劑，第一囊材為氫氧化鋁；所述第二芯材為磷酸胍阻燃劑，第二囊材為酰胺化淀粉；其中，第一囊材和第一芯材的質量比為2：20，第二囊材和第二芯材的質量比為1：10，第一芯材和第二芯材的質量比為3：1。
用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑的制備方法，步驟如下：
s1、向聚二甲基硅氧烷阻燃劑中加入水、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇水溶液，升溫至70℃，高速剪切分散，得混合液a；
s2、將硫酸鋁溶解在水中，然后緩慢滴加到混合液a中，攪拌，調節ph至7.5，升溫至70℃，攪拌反應2.5h，過濾，洗滌，干燥，得包覆產物b；
s3、將包覆產物b加入到含有六偏磷酸鈉的水中，攪拌分散，得混合液c；
s4、將磷酸胍阻燃劑、十二烷基磺酸鈉加入含有乙二醇的水中，攪拌分散30min，加入到混合液c中，攪拌反應1.5h，得混合液d；
s5、將酰胺化淀粉加入到混合液d中，加入乳化劑，繼續攪拌分散20min，升高溫度至90℃，反應3.5h，過濾、干燥，即得。
實施例6
一種用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑，其特征在于，所述微膠囊高效阻燃劑為雙層包覆結構，包括內層和外層，所述內層包括第一芯材和包覆第一芯材的第一囊材，所述外層包括第二芯材和包覆所述第二芯材的第二囊材；所述第一芯材為聚二甲基硅氧烷阻燃劑，第一囊材為氫氧化鋁；所述第二芯材為三聚氰胺磷酸鹽阻燃劑，第二囊材為酰胺化淀粉；其中，第一囊材和第一芯材的質量比為14：20，第二囊材和第二芯材的質量比為10：10，第一芯材和第二芯材的質量比為1：1。
用于聚氨酯的雙層包覆微膠囊高效阻燃劑的制備方法，步驟如下：
s1、向聚二甲基硅氧烷阻燃劑中加入水、十二烷基磺酸鈉和聚乙烯醇水溶液，升溫至60℃，高速剪切分散，得混合液a；
s2、將硫酸鋁溶解在水中，然后緩慢滴加到混合液a中，攪拌，調節ph至8，升溫至60℃，攪拌反應2h，過濾，洗滌，干燥，得包覆產物b；
s3、將包覆產物b加入到含有六偏磷酸鈉的水中，攪拌分散，得混合液c；
s4、將三聚氰胺磷酸鹽阻燃劑、十二烷基磺酸鈉加入含有乙二醇的水中，攪拌分散30min，加入到混合液c中，攪拌反應1h，得混合液d；
s5、將酰胺化淀粉加入到混合液d中，加入乳化劑，繼續攪拌分散20min，升高溫度至90℃，反應4h，過濾、干燥，即得。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。