一種基于有機硅樹脂的阻燃劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機硅阻燃劑技術領域，具體是一種基于有機硅樹脂的阻燃劑。
【背景技術】
[0002] 目前高分子材料高聚物已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中。大多數(shù)高分子材料 高聚物都是易燃的，在可燃固體火災中占有主導地位。因此阻燃型的高分子材料高聚物成 為材料領域的一個重點研究方向，添加型阻燃劑是目前使用最為廣泛的。目前，添加型阻燃 劑的年使用量超過100萬噸。其中：（1)無機阻燃劑如氫氧化鎂和氫氧化鋁雖然同時具有 阻燃和抑煙作用且燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體和腐蝕性氣體，但因所需的添加量較大而嚴重影 響被阻燃材料的物理、機械性能及加工性能。（2)有機鹵系阻燃劑雖然具有高阻燃效率和高 性價比等特點，但因其起阻燃作用的HX是有毒的腐蝕性氣體，對環(huán)境和人體有害，因此其 應用領域已受到限制，己逐漸被淘汰。（3)無鹵阻燃劑（IFR)具有低煙、無毒等優(yōu)點，IFR 以磷、氮、碳為主要核心成份，在受熱時會產(chǎn)生協(xié)同阻燃效應；復配的IFR通常以聚磷酸銨 (APP)為酸源，以三聚氰胺（MEL)為發(fā)泡劑，以季戊四醇（PER)為成炭劑，受高熱時可生成均 勻致密的炭質(zhì)泡沫層，可隔熱、隔氧、抑煙、防熔滴，具有很好的阻燃性能；但該類阻燃劑多 為親水性的，與高聚物基材相容性差，且所需的添加量較大，影響了阻燃高分子材料高聚物 的物理性能，因此也不能滿足高分子材料的需求。（4)有機硅阻燃劑是近年來發(fā)展的一種新 型高效、低毒、防熔滴、環(huán)境友好的無鹵阻燃劑，也是一種成炭型抑煙劑。有機硅阻燃劑在賦 予基材優(yōu)異的阻燃性能之外，還能改善基材的加工性能、耐熱性能等；但因價格較貴，應用 也受到一定限制。
[0003] 據(jù)英國《聚合物降解與穩(wěn)定》（PolymerDegradationandStabili ty，90:523-534, 2005)介紹，加入占體系總質(zhì)量40%的由三聚氰胺硫酸銨和季戊四醇組成 的膨脹阻燃劑所制得的阻燃聚丙烯才能達到UL-94V0級別，但因添加膨脹阻燃劑的總量較 大而會導致材料的力學性能如拉伸強度和斷裂強度下降。
[0004] 據(jù)美國《聚合物科學雜志》（JournalofPolymerScience,partA:Ploymer chemistry42:6163-6173, 2004)介紹，將有機蒙脫土與膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙烯時， 當有機蒙脫土質(zhì)量占體系總質(zhì)量百分含量比為4%時，可以明顯降低阻燃聚丙烯的熱釋放 速率；但隨著有機蒙脫土含量的增加（超過4%后）因團聚加劇，其阻燃效果反而下降。
[0005] 目前對于有機硅樹脂的缺點在于：它的耐熱性差，并且在固化后它的表面較粘。另 外，為了有效地將有機硅樹脂用作LED密封劑，必須確保例如高折射性、抗裂性、表面硬度、 粘合強度和抗熱沖擊性的性能。
[0006] 另外，現(xiàn)有采用熔融共混法制得含有氮磷類膨脹阻燃劑或者含有氮磷類膨脹阻燃 劑和阻燃增效劑的阻燃聚合物雖然具有低煙無毒和耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不夠理 想，耐溶滴性還有待提高，也因所需添加的阻燃劑量較大而會使材料的力學性能如拉伸強 度、斷裂強度下降，且生產(chǎn)成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種廉價、環(huán)保、阻燃效果好且不影響高分子材料高聚物 力學性能的基于有機硅樹脂的阻燃劑。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案： 一種基于有機硅樹脂的阻燃劑，其特征在于，按照重量份的原料為：有機硅樹脂30-50 份、有機硅彈性體20-40份、硫化胺10-20份、二氧化銻5-7份、硅烷偶聯(lián)劑1-5份、氫氧化 鈉5-10份、醇80-120份、氫氧化鎂10-15份、娃藻土 5-10份、聚氧化磷5-15份、去離子水 40-60份、阻燃增效組合物2-17份； 所述有機硅樹脂由式1的平均組成式表示并且包含式2的硅氧烷單元 [式1] (R3Si01/2)a(R2Si02/2)b(RSi03/2)c(Si04/2)d[式2] RlR2Si02/2 其中，在a+b+c+d為1，且R1和R2中的至少一個表示芳基的情況下，R是與硅原子直 接連接的取代基，且各自獨立地表示烷氧基、羥基、環(huán)氧基或一價烴基； 所述有機硅彈性體是由A組分和B組分按重量份計為90:15-100 :10的比例混合 制備的雙組份固化型橡膠；所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為：碳納米管1-3份、納 米介孔分子篩1-5份、微米氮化硅2-4份、微米碳化硅3-5份。
[0009] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述有機硅樹脂式中的R1和R2各自獨立地表示烷 氧基和環(huán)氧基，R3表示羥基，a是在0彡a彡0.3的范圍內(nèi)，b是在0 <b彡0.6的 范圍內(nèi)，c是在0 <c彡0.5的范圍內(nèi)，d是在0彡d彡0.2的范圍內(nèi)。
[0010] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述有機硅彈性體的A、B組分由分別由以下重量份 計的原料制備而成： A組分：乙烯基聚硅氧烷20-30份，表面處理和活化的納米二氧化硅1-6份，含活性基 團的硅樹脂2-4份，含氫硅油交聯(lián)劑1-3份，速度控制劑0. 02-0. 12份； B組分：鉑系催化劑0. 03-0. 3份，二甲苯6-8份。
[0011] 所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為：碳納米管5份、納米介孔分子篩5份、 納米凹凸棒土 5份、微米氮化娃2份、微米碳化娃2份。
[0012] 作為本發(fā)明進一步的方案：按照重量份的原料為：有機硅樹脂35-45份、有機硅彈 性體25-35份、硫化胺12-18份、二氧化銻5. 5-6. 5份、硅烷偶聯(lián)劑2-4份、氫氧化鈉6-8份、 醇90-110份、氫氧化鎂12-14份、硅藻土 6-8份、聚氧化磷10-15份、去離子水50-60份、阻 燃增效組合物10-17份。
[0013] 作為本發(fā)明進一步的方案：按照重量份的原料為：有機硅樹脂40份、有機硅彈性 體30份、硫化胺15份、二氧化銻6份、硅烷偶聯(lián)劑3份、氫氧化鈉7份、醇100份、氫氧化鎂 13份、硅藻土 7份、聚氧化磷12份、去離子水55份、阻燃增效組合物13份。
[0014] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為：碳納米管 2份、納米介孔分子篩4份、微米氮化娃3份、微米碳化娃4份。
[0015] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述硅烷偶聯(lián)劑是KH560硅烷偶聯(lián)劑。
[0016] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述醇的碳原子數(shù)為1-5個。
[0017] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明基于有機硅樹脂的阻燃劑疏水性能很好，阻燃性能顯著提高，阻燃性能達到UL-94V-0級，極限氧指數(shù)可達38. 5%以上。另外，該材料的力學性能(抗拉強度、彎曲強度 和沖擊強度）也得到明顯改善。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0019] 實施例1 一種基于有機硅樹脂的阻燃劑，按照重量份的原料為：有機硅樹脂30份、有機硅彈性 體20份、硫化胺10份、二氧化銻5份、硅烷偶聯(lián)劑1份、氫氧化鈉5份、醇80份、氫氧化鎂 10份、硅藻土 5份、聚氧化磷5份、去離子水40份、阻燃增效組合物2份；所述阻燃增效組 合物按照重量份的組分為：碳納米管1份、納米介孔分子篩1份。
[0020] 所述基于有機硅樹脂的阻燃劑的制備方法，具體步驟為： (1) 先將有機硅樹脂、有機硅彈性體粉碎成粒徑不大于2mm的顆粒，然后與硫化胺、 二氧化銻、硅烷偶聯(lián)劑、氫氧化鈉、氫氧化鎂、硅藻土、聚氧化磷和單元醇一起加入反應釜， 在攪拌作用下，微波加熱到30°C，保溫3小時；所述微波加熱的功率為0. 8kW，頻率為 1200MHz； (2) 過濾后加去離子水萃取，靜置分離，取下層液體置于反應釜中； (3) 再向反應釜中加入阻燃增效組合物，在攪拌作用下，超聲處理1. 5小時；所述超聲 波處理的功率為150W，頻率為20kHz; (4) 冷卻，過濾，洗滌反應產(chǎn)物，干燥后，即得到基于有機硅樹脂的阻燃劑。
[0021] 本實施例產(chǎn)品收率為92. 3% ;在馬弗爐中300°C灼燒30分鐘，失重1. 5%，將產(chǎn)品放 置水中一周不下沉，說明疏水性能很好。
[0022] 實施例2 一種基于有機硅樹脂的阻燃劑，按照重量份的原料為：有機硅樹脂40份、有機硅彈性 體30份、硫化胺15份、二氧化銻6份、硅烷偶聯(lián)劑3份、氫氧化鈉8份、醇100份、氫氧化鎂 13份、硅藻土 8份、聚氧化磷10份、去離子水50份、阻燃增效組合物13份；所述阻燃增效 組合物按照重量份的組分為：碳納米管2份、納米介孔分子篩4份、微米氮化硅3份、微米碳 化硅4份。
[0023] 所述基于有機硅樹脂的阻燃劑的制備方法，具體步驟為： (1) 先將有機硅樹脂、有機硅彈性體粉碎成粒徑不大于2mm的顆粒，然后與硫化胺、 二氧化銻、硅烷偶聯(lián)劑、氫氧化鈉、氫氧化鎂、硅藻土、聚氧化磷和單元醇一起加入反應釜， 在攪拌作用下，微波加熱到30°C，保溫3小時；所述微波加熱的功率為0. 8kW，頻率為 1200MHz； (2) 過濾后加去離子水萃取，靜置分離，取下層液體置于反應釜中； (3) 再向反應釜中加入阻燃增效組合物，在攪拌作用下，超聲處理1. 5小時；所述超聲 波處理的功率為150W，頻率為20kHz; (4) 冷卻，過濾，洗滌反應產(chǎn)物，干燥后，即得到基于有機硅樹脂的阻燃劑。
[0024] 本實施例產(chǎn)品收率為93. 4% ;在馬弗爐中300°C灼燒30分鐘，失重1. 2%，將產(chǎn)品放 置水中一周不下沉，說明疏水性能很好。
[0025] 實施例3 一種基于有機硅樹脂的阻燃劑，按照重量份的原料為：有機硅樹脂50份、有機硅彈性 體40份、硫化胺205份、二氧化銻7份、硅烷偶聯(lián)劑5份、氫氧化鈉10份、醇120份、氫氧化 鎂15份、硅藻土 85份、聚氧化磷10份、去離子水60份、阻燃增效組合物20份；所述阻燃增 效組合物按照重量份的組分為：碳納米管3份、納米介孔分子篩5份、微米氮化硅4份、微米 碳化娃5份。
[0026] 所述基于有機硅樹脂的阻燃劑的制備方法，具體步驟為： (1) 先將有機硅樹脂、有機硅彈性體粉碎成粒徑不大于2mm的顆粒，然后與硫化胺、 二氧化銻、硅烷偶聯(lián)劑、氫氧化鈉、氫氧化鎂、硅藻土、聚氧化磷和