本發(fā)明涉及阻燃劑制備領(lǐng)域，具體涉及一種廢棄物制備超高分子塑料協(xié)效阻燃劑的方法。

背景技術(shù)：

超高分子量聚乙烯(uhmw-pe)是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料，其耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、耐應(yīng)力開裂以及優(yōu)良的絕緣性等性能比普通的聚乙烯都有較大的提高，在所有塑料中為“佼佼者”，但是其耐熱性較差，熱分解溫度低，而現(xiàn)在對(duì)工程塑料的應(yīng)用廣泛，因此對(duì)塑料的阻燃性能要求也就越來(lái)越高，而超高分子量聚乙烯因其阻燃性能差而限制了其應(yīng)用，因此對(duì)其阻燃性能的提高勢(shì)在必行。

在環(huán)保型社會(huì)的今天，無(wú)機(jī)阻燃劑的環(huán)保、無(wú)有害氣體的特性備受關(guān)注。然而高分子表面疏水親油，而無(wú)機(jī)阻燃劑表面親水疏油，因此兩者的結(jié)合能力較差。同時(shí)大多數(shù)無(wú)機(jī)阻燃劑是添加型阻燃劑，因此在與高分子復(fù)合時(shí)，單純的無(wú)機(jī)阻燃劑在高分子中，分散性較差，要想達(dá)到較好的阻燃效果往往需要較大的添加量，而這又對(duì)高分子材料的力學(xué)性能如機(jī)械強(qiáng)度，抗沖擊性能等產(chǎn)生較大的影響。為此，往往需要對(duì)無(wú)機(jī)阻燃劑進(jìn)行表面改性處理或有機(jī)化改性。而一般的阻燃劑對(duì)聚乙烯有較好的阻燃效果往往對(duì)uhmw-pe的阻燃效果并不明顯。因此需研制出適合uhmw-pe的有效阻燃劑。專利申請(qǐng)cn102212207a公開了一種將包覆處理好的納米二氧化硅與其它組分(含70-80％的氧化鎂)一起粉碎并混合成均勻混合物用于部分替代鹵素+銻阻燃體系中的氧化銻的技術(shù)。

氫氧化鎂為最典型的無(wú)機(jī)阻燃劑，對(duì)其表面改性的研究也日益成熟。改性方式主要有通過(guò)表面活性劑與顆粒表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和表面包覆，針對(duì)不同的高分子選用的表面活性劑也各有不同。同時(shí)，近年來(lái)鎂鋁碳酸根型層狀雙氫氧化物以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特性在各領(lǐng)域吸引了眾多關(guān)注，尤其是作為無(wú)機(jī)阻燃劑備受親睞。對(duì)其改性研究中，主要的方式是有機(jī)插層，即通過(guò)離子交換等方式將有機(jī)物離子插到層間，以調(diào)節(jié)層間陰離子的種類和數(shù)量，來(lái)提高其 在高分子材料的相容性和分散性以提高高分子材料的阻燃性能。然而，目前層狀雙氫氧化物的工業(yè)化批量生產(chǎn)工藝仍不成熟，其批量化生產(chǎn)受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于超高分子塑料的協(xié)效阻燃劑，同時(shí)提供利用氧化鎂廢棄物制備高阻燃性能的協(xié)效阻燃劑的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，

一種超高分子塑料協(xié)效阻燃劑，所述阻燃劑添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料后，所述復(fù)合材料的極限氧指數(shù)loi值大于26。

無(wú)機(jī)阻燃劑的特點(diǎn)是添加量少對(duì)于阻燃效果影響小。本發(fā)明的協(xié)效阻燃劑可以按照需要的比例加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，例如按50％質(zhì)量比加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中，也可以按照其他比例，例如20％-70％。

本發(fā)明還提供了該超高分子塑料協(xié)效阻燃劑的制備方法，

以氧化鎂廢棄物為原料，通過(guò)與十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh進(jìn)行復(fù)合后，形成具有協(xié)同阻燃效果的阻燃劑；

具體過(guò)程包括如下步驟：

(1)十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh的制備：

a.試驗(yàn)設(shè)定mg/al+fe摩爾比為1-3，al/fe摩爾比為2-4，mg²⁺：(al³⁺+fe³⁺)：十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)的摩爾比為＝2：1：0.5-2.0，尿素：(al³⁺+fe³⁺)摩爾比為(8-12)：1，按比例稱量原料mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、硝酸鐵，溶于去離子水配成0.05-0.2mol/l鹽溶液，同時(shí)根據(jù)r值稱取相應(yīng)質(zhì)量的尿素配制成0.05-0.2mol/l尿素水溶液；

b.將步驟a中的鹽溶液和尿素水溶液等體積混合加入聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為120-180℃、反應(yīng)時(shí)間為12-24h，形成懸濁液；待冷卻后，用去離子水反復(fù)抽濾洗滌，直至懸濁液成中性，真空干燥，制得粉末樣品；干燥后得到的改性樣品分別標(biāo)記為ldh：xsdbs；

(2)將步驟(1)所獲得ldh：xsdbs樣品按照占氧化鎂廢棄物質(zhì)量比例為5-10％的比例進(jìn)行混配后，加入總質(zhì)量百分比為4-8％的檸檬酸三胺，研磨均勻，最后得到氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑。

根據(jù)本發(fā)明的一種取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑，優(yōu)選的是，步驟b的真空干 燥溫度為70-90℃。

根據(jù)本發(fā)明的一種取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑，優(yōu)選的是，所述氧化鎂廢棄物中氧化鎂含量為90％以上。

優(yōu)選的是，所述氧化鎂廢棄物來(lái)自取向硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中。

本技術(shù)方案公開了一種取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑，以取向硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中廢棄的氧化鎂為原材料，通過(guò)與十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh進(jìn)行復(fù)合后，形成具有協(xié)同阻燃效果的阻燃劑。

本發(fā)明提出將取向硅鋼氧化鎂廢棄物，與插層改性的鎂鋁鐵型層狀雙氫氧化物復(fù)合，制備超高分子塑料協(xié)效阻燃劑。為提高其相容性，用十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh。通過(guò)對(duì)不同配比的協(xié)效阻燃劑和uhmw-pe體系的氧指數(shù)測(cè)試和力學(xué)性能測(cè)試來(lái)表征其阻燃效果，選取合適的配比以達(dá)最佳性能。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明可以將硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量含氧化鎂的廢棄物回收再利用，制備超高分子塑料的協(xié)效阻燃劑，該工藝方法操作簡(jiǎn)單，既減少了固體廢棄物的排放，又避免了資源的浪費(fèi)，使取向硅鋼用氧化鎂廢棄物中的鎂元素得到回用，回收效率達(dá)到100％，當(dāng)添加到超高分子量塑料添加劑又可以取得一定經(jīng)濟(jì)效益，按照50％比例添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中其氧指數(shù)loi值高達(dá)29，而且材料的力學(xué)性能保持較好，且材料拉伸強(qiáng)度基本大于19mpa，拉伸強(qiáng)度可高達(dá)22.32mpa。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例3中的所得ldh：sdbs的樣品的sem圖。

圖2是實(shí)施例4所得ldh：sdbs的樣品的sem圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1.(1)十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh的制備：

(a)試驗(yàn)設(shè)定mg/al+fe摩爾比為2，al/fe摩爾比為3，mg²⁺：(al³⁺+fe³⁺)：十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)的摩爾比為＝2:1:0.5，尿素：(al³⁺+fe³⁺)摩爾比＝8，按一定比例稱量原料mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、硝酸鐵，溶于去離子水配成0.1mol/l鹽溶液，同時(shí)根 據(jù)r＝8值稱取相應(yīng)質(zhì)量的尿素配制配成0.1mol/l尿素水溶液。

(b)將(a)中的鹽溶液和尿素水溶液等體積混合加入聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為120℃、反應(yīng)時(shí)間為24h，形成懸濁液。待冷卻后，用去離子水反復(fù)抽濾洗滌，直至懸濁液成中性，在80℃下真空干燥，制得粉末樣品。樣品記為干燥后得到的改性樣品分別標(biāo)記為ldh：0.5sdbs。

(2)將(1)所獲得ldh：xsdbs樣品按照所占取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物比例為8％的比例進(jìn)行混配后，加入總質(zhì)量百分比為6％的檸檬酸三胺，在研缽內(nèi)研磨均勻，最后得到取向硅鋼用氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑。

按照50％比例添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中，其氧指數(shù)loi值高達(dá)26，而且材料的力學(xué)性能保持較好，拉伸強(qiáng)度高達(dá)19.09mpa。

實(shí)施例2

(1)十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh的制備：

(a)試驗(yàn)設(shè)定mg/al+fe摩爾比為2，al/fe摩爾比為3，mg²⁺：(al³⁺+fe³⁺)：十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)的摩爾比為＝2:1：1尿素：(al³⁺+fe³⁺)摩爾比＝8，按一定比例稱量原料mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、硝酸鐵，溶于去離子水配成0.1mol/l鹽溶液，取相應(yīng)質(zhì)量的尿素配制配成0.1mol/l尿素水溶液。

(b)將(a)中的鹽溶液和尿素水溶液等體積混合加入聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為160℃、反應(yīng)時(shí)間為18h，形成懸濁液。待冷卻后，用去離子水反復(fù)抽濾洗滌，直至懸濁液成中性，在80℃下真空干燥，制得粉末樣品。樣品記為干燥后得到的改性樣品分別標(biāo)記為ldh：xsdbs。

(2)將(1)所獲得ldh：xsdbs樣品按照所占取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物比例為8％的比例進(jìn)行混配后，加入總質(zhì)量百分比為6％的檸檬酸三胺，在研缽內(nèi)研磨均勻，最后得到取向硅鋼用氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑。

按照50％比例添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中，其氧指數(shù)loi值高達(dá)27.9，而且材料的力學(xué)性能保持較好，拉伸強(qiáng)度高達(dá)21.13mpa。

實(shí)施例3

(1)十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh的制備：

(a)試驗(yàn)設(shè)定mg/al+fe摩爾比為2，al/fe摩爾比為3，mg²⁺：(al³⁺+fe³⁺)：十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)的摩爾比為＝2:1:1.5，尿素：(al³⁺+fe³⁺)摩爾比＝10，按一定比例稱量原料 mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、硝酸鐵，溶于去離子水配成0.1mol/l鹽溶液，稱取相應(yīng)質(zhì)量的尿素配制配成0.1mol/l尿素水溶液。

(b)將(a)中的鹽溶液和尿素水溶液等體積混合加入聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為140℃、反應(yīng)時(shí)間為12h，形成懸濁液。待冷卻后，用去離子水反復(fù)抽濾洗滌，直至懸濁液成中性，在80℃下真空干燥，制得粉末樣品。樣品記為干燥后得到的改性樣品分別標(biāo)記為ldh：xsdbs。

(2)將(1)所獲得ldh：xsdbs樣品按照所占取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物比例為5％的比例進(jìn)行混配后，加入總質(zhì)量百分比為6％的檸檬酸三胺，在研缽內(nèi)研磨均勻，最后得到取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑。

按照50％比例添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中，其氧指數(shù)loi值高達(dá)29，而且材料的力學(xué)性能保持較好，拉伸強(qiáng)度高達(dá)22.32mpa。

實(shí)施例4

(1)十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh的制備：

(a)試驗(yàn)設(shè)定mg/al+fe摩爾比為2，al/fe摩爾比為3，mg²⁺：(al³⁺+fe³⁺)：十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)的摩爾比為＝2:1:2.0，尿素：(al³⁺+fe³⁺)摩爾比＝12，按一定比例稱量原料mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、硝酸鐵，溶于去離子水配成0.1mol/l鹽溶液，同時(shí)根據(jù)r值稱取相應(yīng)質(zhì)量的尿素配制配成0.1mol/l尿素水溶液。

(b)將(a)中的鹽溶液和尿素水溶液等體積混合加入聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，

控制反應(yīng)溫度為180℃、反應(yīng)時(shí)間為12h，形成懸濁液。待冷卻后，用去離子水反復(fù)抽濾洗滌，直至懸濁液成中性，在80℃下真空干燥，制得粉末樣品。樣品記為干燥后得到的改性樣品分別標(biāo)記為ldh：xsdbs。

(2)將(1)所獲得ldh：xsdbs樣品按照所占取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物比例為5％的比例進(jìn)行混配后，加入總質(zhì)量百分比為6％的檸檬酸三胺，在研缽內(nèi)研磨均勻，最后得到取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑。

按照50％比例添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中，其氧指數(shù)loi值高達(dá)27，而且材料的力學(xué)性能保持較好，拉伸強(qiáng)度高達(dá)21.38mpa。

實(shí)施例5

(1)十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh的制備：

(a)試驗(yàn)設(shè)定mg/al+fe摩爾比為3，al/fe摩爾比為3.5，mg²⁺：(al³⁺+fe³⁺)：十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)的摩爾比為＝2:1:2.0，尿素：(al³⁺+fe³⁺)摩爾比＝9，按比例稱量原料mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、硝酸鐵，溶于去離子水配成0.2mol/l鹽溶液，同時(shí)根據(jù)r值稱取相應(yīng)質(zhì)量的尿素配制配成0.15mol/l尿素水溶液。

(b)將(a)中的鹽溶液和尿素水溶液等體積混合加入聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，

控制反應(yīng)溫度為170℃、反應(yīng)時(shí)間為12h，形成懸濁液。待冷卻后，用去離子水反復(fù)抽濾洗滌，直至懸濁液成中性，在85℃下真空干燥，制得粉末樣品。樣品記為干燥后得到的改性樣品分別標(biāo)記為ldh：xsdbs。

(2)將(1)所獲得ldh：xsdbs樣品按照占取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物比例為5％的比例進(jìn)行混配后，加入總質(zhì)量百分比為7％的檸檬酸三胺，在研缽內(nèi)研磨均勻，最后得到取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑。

按照50％比例添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中，其氧指數(shù)loi值高達(dá)27，而且材料的力學(xué)性能保持較好，拉伸強(qiáng)度高達(dá)22.42mpa。

實(shí)施例6

(1)十二烷基苯磺酸鈉插層改性mg/al/fe-co3-ldh的制備：

(a)試驗(yàn)設(shè)定mg/al+fe摩爾比為1.5，al/fe摩爾比為2.5，mg²⁺：(al³⁺+fe³⁺)：十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)的摩爾比為＝2:1:1.8，尿素：(al³⁺+fe³⁺)摩爾比＝9.5，按比例稱量原料mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、硝酸鐵，溶于去離子水配成0.2mol/l鹽溶液，同時(shí)根據(jù)r值稱取相應(yīng)質(zhì)量的尿素配制配成0.25mol/l尿素水溶液。

(b)將(a)中的鹽溶液和尿素水溶液等體積混合加入聚四氟乙烯襯底的反應(yīng)釜中，

控制反應(yīng)溫度為160℃、反應(yīng)時(shí)間為12h，形成懸濁液。待冷卻后，用去離子水反復(fù)抽濾洗滌，直至懸濁液成中性，在88℃下真空干燥，制得粉末樣品。樣品記為干燥后得到的改性樣品分別標(biāo)記為ldh：xsdbs。

(2)將(1)所獲得ldh：xsdbs樣品按照占取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物比例為5％的比例進(jìn)行混配后，加入總質(zhì)量百分比為8％的檸檬酸三胺，在研缽內(nèi)研磨均勻，最后得到取向硅鋼用的氧化鎂廢棄物協(xié)效阻燃劑。

按照50％比例添加到超高分子量聚乙烯復(fù)合材料中，其氧指數(shù)loi值高達(dá)26，而且材料的力學(xué)性能保持較好，拉伸強(qiáng)度高達(dá)22.50mpa。

本技術(shù)方案可以將硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量含氧化鎂的廢棄物回收再利用，制備超高分子塑料協(xié)效阻燃劑。通過(guò)本發(fā)明所述的技術(shù)方案，取向硅鋼用氧化鎂廢棄物中的鎂元素基本得到回用，回收效率達(dá)到100％，避免了其造成的環(huán)境污染，可廣泛應(yīng)用硅鋼產(chǎn)線的氧化鎂廢棄物資源化利用，既可以減少?gòu)U棄物排放處置費(fèi)用又能夠取得一定經(jīng)濟(jì)效益。