專利名稱：三聚氰胺氰尿酸微膠囊無機阻燃劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種三聚氰胺氰尿酸微膠囊無機阻燃劑及其制備方法，屬于阻燃劑制備領域。
背景技術：
氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽等無機阻燃劑是目前發展迅速的環保型阻燃劑品種，其消費量占阻燃劑總消費量的80％。無機阻燃劑具有無鹵、無毒、低煙、價廉等優點，廣泛用于聚合物材料制備領域。不同無機阻燃劑的阻燃機理有所不同，金屬氫氧化物類無機阻燃劑(氫氧化鎂、氫氧化鋁)主要是通過高溫分解釋放結合水，起到降溫阻燃作用；而磷酸鹽和硼酸鹽類(如聚磷酸銨、硼酸鋅等)則主要是在材料表面形成阻隔層，絕氧絕熱，抑制燃燒。
無機阻燃劑的主要缺點是表面極性高，易吸濕結團，作為聚合物阻燃劑使用時與樹脂之間界面相容性差，添加量大(一般在50wt％以上)，填充后會引起聚合物加工流動性變差以和力學性能劣化，因此表面改性一直是該類阻燃劑的研究重點。目前無機阻燃劑的表面改性一般采用偶聯劑或表面活性劑進行處理，常用表面處理劑有硅烷系列、鈦酸酯系列、硬酯酸及其鹽類。通過偶聯劑或表面活性劑處理可一定程度上降低無機阻燃劑表面極性，增強與樹脂基體之間的界面結合力，使材料力學性能有所提高，但對材料加工流動性和阻燃性能基本無改善。
三聚氰胺氰尿酸是三聚氰胺和氰尿酸通過氫鍵結合組成的具有大平面氫鍵網絡的三嗪環分子復合體，是一種優良的氮系阻燃劑和潤滑劑。其外觀為具有滑膩感的白色結晶粉體，無毒，無味，難溶于水和一般的有機溶劑。它在300℃以下穩定，400℃開始升華且同時分解為三聚氰胺和氰尿酸。三聚氰胺氰尿酸鹽具有阻燃、潤滑、消光等特性，可用于塑料阻燃、機械潤滑、涂料消光以及化妝品和印染領域。三聚氰胺氰尿酸鹽作為阻燃劑具有無毒、低煙的優點，其制備一般以三聚氰胺和氰尿酸為原料，水為分散介質，在100-120℃溫度條件下反應制得，三聚氰胺氰尿酸鹽合成反應過程中具有自增稠效應，反應體系粘度持續上升，物料狀態由可流動漿狀物轉變為無流動性膏狀物。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種三聚氰胺氰尿酸鹽微膠囊無機阻燃劑及其制備方法。其特點是通過三聚氰胺氰尿酸鹽合成過程中的自增稠效應實現對分散于體系中的無機阻燃劑粒子或就地生成的無機阻燃劑的包覆，所得到的膏狀物脫水干燥后，粉碎后可作為阻燃劑使用。
本發明者發現，無機阻燃劑經三聚氰胺氰尿酸鹽包覆后摩擦系數降低、具有很好的潤滑性能，其阻燃聚合物材料可保持較高的熔體流動性；以三聚氰胺氰尿酸鹽作為表面包覆層可提高無機阻燃劑與聚合物材料的界面相容性，提高了材料力學性能；氮系阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽與無機阻燃劑在阻燃機理上具有互補性，充分發揮其協同效應，其復合阻燃體系對某些聚合物材料比單一的無機阻燃劑有更好阻燃效果。
本發明的目的是由以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量份數。
三聚氰胺氰尿酸鹽微膠囊無機阻燃劑起始原料的配方組分為無機阻燃劑粉末50-200重量份三聚氰胺 50-100重量份氰尿酸50-200重量份水200-2000重量份阻燃增效劑1-100重量份其中無機阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸鹽、聚磷酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽中的至少一種。
阻燃增效劑為磷酸、硫酸銨、磷鎢酸、硅鎢酸、雙氰胺、季戊四醇、二縮季戊四醇中的至少一種。
三聚氰胺氰尿酸鹽包覆無機阻燃劑的制備方法將無機阻燃劑粉末10～300重量份、水100-1000重量份加入帶攪拌器、溫度計的反應釜中，于溫度50-130℃使之分散，依次加入阻燃增效劑1-100重量份、三聚氰胺50-100重量份和氰尿酸50-200重量份，于溫度50-150℃攪拌反應5分鐘-2小時，反應過程中可補加水100-1000重量份，獲得白色或淺色乳狀液或粘稠膏狀物；將上述乳狀液或粘稠膏狀物經過濾或離心分離、干燥、粉碎后獲得0.01-500μm的三聚氰胺氰尿酸鹽包覆無機阻燃劑。
本發明具有如下優點(1)工藝簡單，易操作。
(2)三聚氰胺氰尿酸鹽形成大平面氫鍵網絡過程的自增稠效應可有效包覆無機阻燃劑。
(3)三聚氰胺氰尿酸鹽吸水率極低，可防止無機阻燃劑吸濕結塊。
(4)三聚氰胺氰尿酸鹽具有優良的潤滑性能，其包覆無機阻燃劑可大大減小后者摩擦系數，提高其阻燃聚合物材料的熔體流動性，改善其加工性能。
(5)三聚氰胺氰尿酸鹽包覆無機阻燃劑是一種具有“核殼”結構的新型的有機-無機復合阻燃劑，在阻燃機理上具有互補性，充分發揮協同效應，可提高單一無機阻燃劑的阻燃性能。
(6)三聚氰胺氰尿酸鹽包覆無機阻燃劑可改善無機阻燃劑與聚合物材料相容性，有利于提高材料綜合性能。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明進行具體描述。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本發明內容對本發明作出一些非本質的改進和調整。
實施例1.在反應釜中將阻燃增效劑雙氰胺1kg溶于200kg水中，加入氫氧化鎂粉體50kg，攪拌使其均勻分散，再將三聚氰胺50kg和氰尿酸50kg，加入反應釜中，于溫度95℃攪拌反應1小時，得到的粘稠膏狀物，該膏狀物經過濾、干燥、粉碎后制得平均粒經3μm的粉末產品。
2.在反應釜中將阻燃增效劑磷鎢酸30kg溶于1000kg水中，加入聚磷酸銨粉體100kg，攪拌使其均勻分散，再依次加入三聚氰胺75kg和氰尿酸75kg，在溫度110℃攪拌反應30分鐘，得到粘稠膏狀物，補加水3kg繼續反應20分鐘，所得乳液經離心分離、干燥、粉碎后制得平均粒經為10μm的粉末產品。
3.在反應釜中將阻燃增效劑雙氰胺15kg和季戊四醇15kg溶于1800kg水中，加入硼酸鋅粉體200kg，攪拌使其均勻分散，再加入三聚氰胺100kg和105kg的氰尿酸，于溫度100℃攪拌反應10分鐘，得到白色乳狀液，該乳狀液經噴霧設備噴霧干燥后制得平均粒經為50μm的粉末產品。
4.在反應釜中加入400kg水，升溫至100℃，加入氫氧化鋁60公斤，攪拌使其均勻分散，再加入磷酸1kg、硅鎢酸1kg、三聚氰胺60kg和氰尿酸65kg在混合器里預先混合好，然后中移入反應釜中，攪拌反應2小時，得到的粘稠膏狀物，該膏狀物經過濾、干燥、粉碎后制得平均粒經為150μm的粉末產品。
權利要求
1.三聚氰胺氰尿酸微膠囊無機阻燃劑阻燃劑，其特征在于起始原料的配方組分按重量計為無機阻燃劑粉末50-200份三聚氰胺 50-100份氰尿酸50-200份水200-2000份阻燃增效劑1-100份其中三聚氰胺氰尿酸微膠囊無機阻燃劑，其特征在于無機阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸鹽、聚磷酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽中的至少一種。
2.如照權利要求1所述三聚氰胺鹽類阻燃劑微膠囊無機阻燃劑，其特征在于阻燃增效劑為磷酸、硫酸銨、磷鎢酸、硅鎢酸、雙氰胺、季戊四醇、二縮季戊四醇中的至少一種。
3.如照權利要求1或2所述三聚氰胺鹽類阻燃劑微膠囊無機阻燃劑的制備方法，其特征在于(1)將無機阻燃劑粉末10～300重量份、水100-1000重量份加入帶攪拌器、溫度計的反應釜中，于溫度50-130℃使之分散，然后加入阻燃增效劑1-100重量份、三聚氰胺50-100重量份和氰尿酸50-200重量份，于溫度50-150℃攪拌反應5分鐘-2小時，反應過程中可補加水100-1000重量份，獲得白色或淺色乳狀液或粘稠膏狀物。(2)將上述乳狀液或粘稠膏狀物經過濾或離心分離、干燥、粉碎后，獲得0.01-500μm的三聚氰胺氰尿酸包覆無機阻燃劑。
4.如權利要求書1或2所述三聚氰胺氰尿酸微膠囊無機阻燃劑的用途，其特征在于該產品可作為聚合物的阻燃劑或者阻燃涂料添加劑。
全文摘要
三聚氰胺氰尿酸鹽微膠囊無機阻燃劑及其制備方法，其特點是(1)將無機阻燃劑粉末10～300重量份、水100－1000重量份加入帶攪拌器、溫度計的反應釜中，于溫度50－130℃使之分散，然后加入阻燃增效劑1－100重量份、三聚氰胺50－100重量份和氰尿酸50－200重量份，于溫度50－150℃攪拌反應5分鐘－2小時，反應過程中可補加水100－1000重量份，獲得三聚氰胺氰尿酸包覆無機阻燃劑的白色乳狀液或粘稠膏狀物。將上述乳狀液或粘稠膏狀物經過濾或離心分離、干燥、粉碎后獲得0.01－500μm的三聚氰胺氰尿酸包覆無機阻燃劑。
文檔編號C09D7/12GK1632058SQ200410040990
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月9日 優先權日2004年11月9日
發明者王琪, 劉淵, 陳英紅, 華正坤 申請人:四川大學