一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術涉及一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑及其制備方法和應用，屬于阻燃聚合物材料的制備領域，本發明專利技術是將三聚氰胺、氰尿酸、復合劑和熱穩定劑在加入水中攪拌分散，然后加熱反應，制得改性三聚氰胺氰尿酸鹽的粘稠糊狀物；然后將制得的改性三聚氰胺氰尿酸鹽的粘稠糊狀物過濾、干燥和粉碎后，得到復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑。本發明專利技術的阻燃劑采用含噻唑基團的化合物作為復合劑進行改性，與傳統三聚氰胺氰尿酸鹽相比，本發明專利技術的三聚氰胺氰尿酸鹽熱穩定性好，將本發明專利技術的阻燃劑加入到高分子材料中可以有效提高阻燃聚合物材料的耐灼熱絲溫度、減少阻燃材料燃燒的煙密度以及在聚烯烴、聚酯和尼龍等高分子材料阻燃方面獲得廣泛的應用。

【技術實現步驟摘要】
一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑及其制備方法和應用
本專利技術屬于阻燃劑領域，具體涉及一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑及其制備方法和應用。
技術介紹
三聚氰胺及其衍生物是當今環保無鹵素阻燃劑開發應用的重要阻燃劑品種，其中用量最大、增長最快的三聚氰胺鹽阻燃劑是三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)，三聚氰胺氰尿酸鹽是三聚氰胺(MEL)和氰尿酸(CA)反應生成的具有層狀結構的大平面分子復合體，是20世紀80年代開發出來的一類精細化工產品，并大量投入工業化生產。MCA具有高效、無鹵、無毒、低煙等優點，可用于多種聚合物尤其是聚酰胺類高分子材料的阻燃劑。與無機阻燃劑相比，MCA具有高效、相容性好、不起霜等優點。MCA在300℃以下非常穩定，350℃升華但不分解，且MCA含氮量高，高溫時脫水成炭，燃燒時放出氮氣，可沖淡燃燒環境周圍氧氣和可燃性氣體濃度，且不產生毒性氣體，因而是性能優良的阻燃劑。MCA在尼龍類高分子材料(即聚酰胺類高分子材料)阻燃方面已獲得廣泛的應用。但MCA熔點高，使其與尼龍共混時多呈固相粒子，分散不均勻，影響其阻燃效果。由于MCA主要為氣相阻燃，在燃燒過程中聚合物表面成炭量較低、炭層松散，不能形成致密的保護層，降低了MCA的阻燃效率。中國申請號201310550306.X的專利表述了采用硼酸鋅改性MCA，使硼酸鋅沉淀在生成的MCA粒子表面，實現反應物在反應介質中有效分散，大幅度減小水與反應物的配比，降低反應體系粘度，提高了生產效率，解決了傳統合成工藝中攪拌困難、廢水排放量大、除水時間長、反應固含量低等難題。中國專利ZL03135668.0描述了采用三乙醇胺、雙氰胺、季戊四醇等作為復合劑、磷酸、磷酸三苯酯等作為阻燃增效劑制備了一種改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，上述專利重點是改進了三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的合成工藝，減少了反應體系水的用量，改進了三聚氰胺氰尿酸鹽與聚合物的分散性相容性，但阻燃效率沒有實質性改進。中國專利申請號2014107678896公開了采用三聚硫氰酸作為改性劑制備了一種改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，該專利技術重點強調了三聚硫氰酸和氰尿酸同時與三聚氰胺反應合成一種新型結構的改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，以及硫與三嗪環的協同阻燃作用，但本專利技術的阻燃劑只是提高了阻燃尼龍的極限氧指數和垂直燃燒阻燃等級。另根據文獻1(三聚氰胺基阻燃劑的合成及其阻燃尼龍6的應用研究，作者：王寧萍，東華大學(碩士論文)，2016年1月)報道的三聚硫氰酸改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑阻燃尼龍6的耐灼熱絲點燃溫度按照GB1040.3-2006標準測試GWIT可以達到750℃，但不能達到GWIT850℃及以上。因此，如何制備一種既提高阻燃尼龍的極限氧指數和垂直燃燒阻燃等級又提高尼龍的GWIT溫度的阻燃劑，是目前需要解決的技術問題。
技術實現思路
本專利技術是針對現有技術中三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的不足，提供一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑及其制備方法及其應用，與傳統三聚氰胺氰尿酸鹽相比，本專利技術采用含巰基的含噻唑基團的化合物作為復合劑改性MCA，將制得的改性MCA添加到尼龍類材料中，制得的阻燃尼龍類材料熱穩定性好，阻燃效率高，既提高阻燃尼龍的極限氧指數和垂直燃燒阻燃等級又提高尼龍的GWIT溫度，在尼龍類高分子材料阻燃方面獲得了更好的應用。為實現上述專利技術目的，本專利技術通過以下技術方案實現：一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，所述阻燃劑由三聚氰胺氰尿酸鹽、復合劑和熱穩定劑組成，所述阻燃劑內復合劑占三聚氰胺氰尿酸鹽質量的0.1-20.0％，熱穩定劑占三聚氰胺氰尿酸鹽質量的0-5.0％；所述復合劑為含噻唑基團的化合物中的一種以上。本專利技術的阻燃劑是三聚氰胺與氰尿酸反應的同時，摻雜復合復合劑和熱穩定劑制得的，本專利技術的改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑中，由于噻唑環的存在，可以與高聚物熱氧降解生成的含氧和/或含不飽和鍵的中間體發生化學反應生成含硫、含氮的雜環等大分子從而促進成炭，并使炭層更為致密，這種化學作用可有效促進尼龍等聚合物在燃燒時凝聚相的成炭能力，并在聚合物材料燃燒過程中能夠有效參與成炭，在材料表面形成致密的保護層，提高了其阻燃性能，同時減少了阻燃材料燃燒時的煙密度。作為優選的技術方案：如上所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，所述含噻唑基團的化合物為2-巰基噻唑啉、2-巰基苯基噻唑、2-巰基苯并噻唑鋅鹽、2-巰基苯并噻唑鈉鹽、2-巰基苯并噻唑鉀鹽、2-巰基苯并噻唑環己胺鹽、2-巰基苯并噻唑二甲基胺鹽、二硫化二苯并噻唑、1,3-雙(苯并噻唑-2-硫代甲基)脲、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸(2-氯芐基)-酰肼、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸(2-噻吩)-酰肼、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸(2-呋喃)-酰肼、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸芐基-酰肼、2-(4-嗎啉基二硫代)苯并噻唑或2-(2,6-二甲基-4-嗎啉基硫代)苯并噻唑。如上所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，所述熱穩定劑為氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鈣、氫氧化鈣、氧化亞錫、二氧化錫、三氧化二銻或五氧化二銻，所述阻燃劑的分解溫度大于300℃。如上任一所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備方法，復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備步驟為：1)將三聚氰胺、氰尿酸、復合劑和熱穩定劑加入水中攪拌分散后，然后加熱反應，制得改性三聚氰胺氰尿酸鹽的粘稠糊狀物；2)將制得的改性三聚氰胺氰尿酸鹽的粘稠糊狀物過濾、干燥和粉碎后，得到復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑。如上所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備方法，所述水的加入量為三聚氰胺、氰尿酸、復合劑和熱穩定劑總質量的1-15倍。如上所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備方法，所述加熱反應的反應溫度為40-130℃，反應時間為0.5-6h。如上所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備方法，所述過濾的方法為沉降重力過濾、加壓過濾、真空過濾或離心過濾。如上所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備方法，所述三聚氰胺與氰尿酸的摩爾比為1:0.9-1.1。如上任一所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的應用，將復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑加入到高分子材料中，制得阻燃高分子材料。如上所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的應用，所述阻燃高分子材料經測試阻燃等級達到UL94V-0；LOI大于34.0％；按照GB/T5169.13-2006標準測試的GWIT溫度≥850℃；阻燃聚酯的生煙量比純樹脂降低20％。有益效果：(1)本專利技術的改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備過程中實現了復合劑和熱穩定劑的參雜改性；(2)本專利技術的改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑具有阻燃效率高，熱穩定性好，同時可以有效提高阻燃材料的耐灼熱絲溫度；(3)本專利技術的改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，由于噻唑環存在，可有效促進聚合物在燃燒時凝聚相的成炭能力，并在聚合物材料燃燒過程中能夠有效參與成炭，在材料表面形成致密的保護層，提高了其阻燃性能，同時減少了阻燃材料燃燒時的煙密度；(4)本專利技術的改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑對尼龍、聚酯和聚烯烴具有優異的阻燃性能。具體實施方式下面結合具體實施方式，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，其特征是：所述阻燃劑由三聚氰胺氰尿酸鹽、復合劑和熱穩定劑組成，所述阻燃劑內復合劑占三聚氰胺氰尿酸鹽質量的0.1?20.0％，熱穩定劑占三聚氰胺氰尿酸鹽質量的0?5.0％；所述復合劑為含噻唑基團的化合物中的一種以上。

【技術特征摘要】
1.一種復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，其特征是：所述阻燃劑由三聚氰胺氰尿酸鹽、復合劑和熱穩定劑組成，所述阻燃劑內復合劑占三聚氰胺氰尿酸鹽質量的0.1-20.0％，熱穩定劑占三聚氰胺氰尿酸鹽質量的0-5.0％；所述復合劑為含噻唑基團的化合物中的一種以上。2.根據權利要求1所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，其特征在于，所述含噻唑基團的化合物為2-巰基噻唑啉、2-巰基苯基噻唑、2-巰基苯并噻唑鋅鹽、2-巰基苯并噻唑鈉鹽、2-巰基苯并噻唑鉀鹽、2-巰基苯并噻唑環己胺鹽、2-巰基苯并噻唑二甲基胺鹽、二硫化二苯并噻唑、1,3-雙(苯并噻唑-2-硫代甲基)脲、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸(2-氯芐基)-酰肼、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸(2-噻吩)-酰肼、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸(2-呋喃)-酰肼、(5-甲基-[1,3,4]噻二唑-2-巰基)-乙酸芐基-酰肼、2-(4-嗎啉基二硫代)苯并噻唑或2-(2,6-二甲基-4-嗎啉基硫代)苯并噻唑。3.根據權利要求1所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑，其特征在于，所述熱穩定劑為氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鈣、氫氧化鈣、氧化亞錫、二氧化錫、三氧化二銻或五氧化二銻。4.如權利要求1-3任一所述的復合改性三聚氰胺氰尿酸鹽阻燃劑的制備方法，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭治漢，童麗亞，
申請(專利權)人：湖州利鵬新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33