一种氮磷镁复合阻燃剂的制备方法 【技术领域】
本发明属于有机-无机复合阻燃剂技术领域，特别涉及到一种氮磷镁复合阻燃剂的制备方法。
背景技术
自2003年欧盟RoHS及WEEE两个指令颁布以来，阻燃剂领域无卤化进程得以快速推进，新型镁系和氮磷系无卤阻燃剂有了长足的发展。镁系阻燃剂具有非常优秀的抑烟功能，但实际应用时填充量需要在60％以上才具有良好的阻燃性能，高填充量导致了聚合物材料力学性能的显著下降，同时也是对有限镁资源的一种极大浪费。此外，镁系阻燃剂具有较强的极性和亲水性，在作为无机填料用于高分子聚合物时由于两相热膨胀系数不同，其热胀冷缩导致两相界面处易形成微细裂纹，长期放置于潮湿的环境中会因生成碳酸镁而使材料表面泛白霜或失去光泽，限制了材料地应用范围。氮磷系阻燃剂是一种高效的有机膨胀型阻燃剂，通常填充量在10～20％时即可达到优秀的阻燃性能，但由于抑烟性能较差和价格昂贵等原因限制了其使用范围。本发明提供一种基于镁系和氮磷系化合物制备氮磷镁系复合阻燃剂的制备技术，不仅成本低，工艺操作简单，而且制备的阻燃剂具有颗粒表面极性可控、填充量低、阻燃效率高等特点，应用于EVA、POE等高分子聚合物时，材料的拉伸强度和断裂伸长率均符合国家对阻燃材料的要求。
【发明内容】
本发明提供了一种氮磷镁复合阻燃剂的制备方法，在镁系化合物表面以化学键合的方法接枝上氮磷系化合物，综合了镁系阻燃剂优秀的抑烟性能和氮磷系阻燃剂优秀的阻燃效率，解决了单纯使用镁系阻燃剂填充量高和相容性差等问题。
本发明的技术方案为以微米级镁系化合物为原料，在表面活化助剂的作用下使其表面活化，再按照一定的顺序和配方比例加入具有阻燃效用的含磷化合物和含氮化合物混合均匀并反应完全，辅以过滤和干燥，得到氮磷镁复合阻燃剂产品。其技术特征在于镁系化合物、表面活化助剂、含磷化合物、含氮化合物、溶剂的种类和配方如下：
镁系化合物在粒度为1000～8000目的水镁石、氢氧化镁、碱式碳酸镁和碱式硫酸镁中选取，是它们中的一种或两种以上；表面活化助剂在六偏磷酸钠、氟化钠和十二烷基磺酸钠中选取，是它们中的一种或两种以上；溶剂在水、C1～C4醇中选取，是它们中的一种或两种以上；含磷化合物在磷酸、多聚磷酸、次亚磷酸和磷酸镁中选取，是它们中的一种或两种以上；含氮化合物在分子式为CxH2x+3N1、CyH2y+2N2、CzH2z+4N2(x＝6～18；y＝6～18；z＝6～18)的化合物中选取，是其中的一种或两种以上；表面活化助剂用量为镁系化合物质量的1‰～5‰；镁系化合物、含磷化合物和含氮化合物之间的质量比例为100∶5～30∶5～25；镁系化合物与反应溶剂的固液质量比为1∶1～10；
制备的工艺流程如下：
步骤1.将镁系化合物、表面活化助剂和溶剂按固液质量比制成浆料，以100r/min～1000r/min搅拌转速和40～90℃活化温度，活化10～100min，过滤回收滤液循环使用，滤饼备用；
步骤2.将步骤1得到的滤饼与溶剂按固液质量比1∶1～10制成浆料，持续保持100r/min～1000r/min搅拌转速，加入一定量的含磷化合物原料，控制反应温度20～120℃继续反应0.1～1h；
步骤3.在步骤2反应后的浆料加入含氮化合物，控制反应温度20～120℃，持续搅拌0.1～2h，过滤回收滤液并循环使用，滤饼干燥即得到蓬松的复合阻燃剂产品。
本发明的优点和效果在于，表面活化容易脱除镁系化合物表面吸附的惰性分子而使其表面羟基化，进而能与氮磷系化合物通过化学键牢固结合在一起，从而使复合产品性能稳定，避免在高分子材料加工使用过程中剥落的现象；制备的复合阻燃剂中的氮磷镁元素可产生协同阻燃的效果，在保证良好的抑烟效果的同时，可以有效降低了复合阻燃剂的填充量。整个制备过程没有废物排放，反应流程简单易控制。本发明在制造成本、产品性能和环境友好等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间。
【具体实施方式】
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1
取1000～8000目氢氧化镁粉体10kg，30g六偏磷酸钠，溶剂取含两个碳的醇与水比为1∶1～1∶5的混合液40L，加入反应器中，保持150r/min搅拌转速加热到60℃并保温1h；过滤，将滤饼置于反应器中，加入质量比例为1∶2的磷酸的醇溶液9kg，进行混合搅拌15min，再加入具有十二个碳的含氮化合物1.5kg，持续搅拌反应20min，反应完成后将产品干燥即可得到蓬松的复合阻燃剂产品。利用制备的复合阻燃剂应用于EVA和POE塑料中，测得基本参数与无卤阻燃电缆料标准比较数据见表一，说明复合阻燃剂符合国家相应的标准要求。
表一复合阻燃剂产品在EVA和POE中的应用性能参数