一种改性焦磷酸哌嗪的制备方法和改性焦磷酸哌嗪

技术领域

本发明属于改性阻燃剂技术领域，具体涉及一种改性焦磷酸哌嗪的制备方法和改性焦磷酸哌嗪。

背景技术

焦磷酸哌嗪盐(PAPP)，是酸源、炭源、气源于一体的膨胀型阻燃剂，具有成炭效率高、热稳定性好、低烟无毒、耐光老化、吸湿性低等特点，伴随着环保监管日益严格，焦磷酸哌嗪阻燃剂在环保、成本、性能等方面优势突出，可用于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、环氧树脂(EP)等领域。

与其它膨胀型阻燃剂相比，PAPP易结块，结块严重导致下游厂家复配过程中存在分散不均匀。实际生产过程中，一般采用失重称计量系统将树脂颗粒与复配膨胀型阻燃剂按比例计量下料，易结块会导致复配的阻燃剂下料不畅甚至引起桥架而中断下料，造成阻燃剂下料量不稳定，影响阻燃材料的性能稳定性，因此造成阻燃材料的产量降低、成本提高、次品率提高等问题。

现有技术中涉及焦磷酸哌嗪改性的方案包括：CN114539618A其公开了含氢硅油和硅油分散剂对焦磷酸哌嗪进行改进；WO2022110392A1公开了焦磷酸哌嗪可以经过经环氧树脂、UV固化聚丙烯酸酯、三聚氰胺、硅烷、钛酸酯、或铝酸酯表面包覆处理后的磷酸哌嗪盐改性；CN111592711A公开了使用甲基硅油、硅烷偶联剂、含氢硅油对焦磷酸哌嗪进行改性；CN110746706B公开了焦磷酸哌嗪聚合物使用自经硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、含氢硅油、甲基硅油、羟基硅油中的一种或几种混合改性处理。

然而上述的方案不能解决PAPP以单独形式提供时，相应的结块问题和分散性均匀问题并不能够很好的解决。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足之处而提供一种改性焦磷酸哌嗪的制备方法和改性焦磷酸哌嗪。

为实现上述目的，本发明提供了一种改性焦磷酸哌嗪的制备方法，包括：

提供表面处理剂和水的第一混合物，将焦磷酸哌嗪和第一混合物混合均匀后过滤，获得第一改性中间体；所述第一改性中间体经耐水剂处理，获得改性焦磷酸哌嗪。

优选的，所述表面处理剂包括水性硅烷类偶联剂或水性酞酸酯类偶联剂，所述酞酸酯类偶联剂包括异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯。

优选的，所述水性硅烷类偶联剂包括氨基硅烷水性偶联剂、乙烯基硅烷水性偶联剂和环氧基硅烷水性偶联剂的一种或几种的组合。

优选的，所述水性硅烷类偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨基硅烷水解物、环氧基硅烷水解物、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、(γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基硅烷三醇、辛基三乙氧基硅烷)中一种或多种。

优选的，所述水和表面处理剂以20：1-200：1的比例混合。

作为一个更好的选择，所述水和表面处理剂以100:3-200:1的比例混合。

优选的，所述焦磷酸哌嗪和第一混合物以1:5-1:1的比例混合。

优选的，所述焦磷酸哌嗪和第一混合物的混合时间为5-30min。

优选的，所述耐水剂包括含氢硅烷、氯代硅烷、烷氧基烷基硅烷、烷氧基聚硅氧烷、烷基含氢硅油、卤代聚硅氧烷、卤代烃基聚硅氧烷或羧烃基聚硅氧烷。

作为一个更好的选择，所述耐水剂包括甲基含氢硅油、烷基硅烷、含氧硅烷中的一种或多种。

优选的，所述耐水剂和第一改性中间体以1：50-1：1000的比例混合。

本发明还提供了上述制备方法制备获得的改性焦磷酸哌嗪。

本发明具有如下的有益效果：

本发明通过对焦磷酸哌嗪阻燃剂进行表面处理，改善了焦磷酸哌嗪的表面性能，减少了焦磷酸哌嗪易结块的问题，提高了阻燃材料的性能稳定性，进而解决了阻燃材料产量低、成本高和次品率高的问题。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

根据本发明的一个实施方式，本发明提供了一种改性焦磷酸哌嗪的制备方法，包括：提供表面处理剂和水的第一混合物，将焦磷酸哌嗪和第一混合物混合均匀后过滤，获得第一改性中间体；所述第一改性中间体经耐水剂处理，获得改性焦磷酸哌嗪。

实施例1

按重量份计，表面处理剂、去离子水、焦磷酸哌嗪、耐水剂和第一改性中间体的质量比为1:200:100：0.5:100；

将表面处理剂加入至去离子水中，在室温下以100rad/min的速度均匀共混3min，获得第一混合物，然后将焦磷酸哌嗪盐加入至所述第一混合物中，在室温下以100rad/min的速度均匀共混5min，获得第一改性中间体；

将所述第一改性中间体和耐水剂以500rad/min的速度均匀共混5min，获得改性焦磷酸哌嗪。

所述表面处理剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

所述耐水剂为甲基含氢硅油。

实施例2

按重量份计，表面处理剂、去离子水、焦磷酸哌嗪、耐水剂和第一改性中间体的质量比为1:200:100：0.5:100；

将表面处理剂加入至去离子水中，在室温下以400rad/min的速度均匀共混5min，获得第一混合物，然后将焦磷酸哌嗪盐加入至所述第一混合物中，在室温下以100rad/min的速度均匀共混5min，获得第一改性中间体；

将所述第一改性中间体和耐水剂以1500rad/min的速度均匀共混8min，获得改性焦磷酸哌嗪。

所述表面处理剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

所述耐水剂为甲基含氢硅油。

实施例3

按重量份计，表面处理剂、去离子水、焦磷酸哌嗪、耐水剂和第一改性中间体的质量比为2:200:100：1:100；

将表面处理剂加入至去离子水中，在室温下以100rad/min的速度均匀共混3min，获得第一混合物，然后将焦磷酸哌嗪盐加入至所述第一混合物中，在室温下以100rad/min的速度均匀共混5min，获得第一改性中间体；

将所述第一改性中间体和耐水剂以500rad/min的速度均匀共混5min，获得改性焦磷酸哌嗪。

所述表面处理剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

所述耐水剂为甲基含氢硅油。

实施例4

按重量份计，表面处理剂、去离子水、焦磷酸哌嗪、耐水剂和第一改性中间体的质量比为2:200:100：1:100；

将表面处理剂加入至去离子水中，在室温下以100rad/min的速度均匀共混5min，获得第一混合物，然后将焦磷酸哌嗪盐加入至所述第一混合物中，在室温下以400rad/min的速度均匀共混5min，获得第一改性中间体；

将所述第一改性中间体和耐水剂以1500rad/min的速度均匀共混8min，获得改性焦磷酸哌嗪。

所述表面处理剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

所述耐水剂为甲基含氢硅油。

需要说明的是，在实施例1-4中的室温一般为25℃，其可以根据实际情况进行调整，但是在10-30℃温度范围内为宜。

对比例1

与实施例1-4相比，对比实例采用未表面处理的焦磷酸哌嗪进行性能指标对比，结果如表1所示：

表1实施例1-4的检测结果

从表中可以看出，本发明焦磷酸哌嗪表面处理前后的1％热失重温度变化不大，即对耐热性影响不大。而且，表面处理后溶解度降低、平均粒径稍有增大，结块情况有明显的改善。

本发明通过对焦磷酸哌嗪阻燃剂进行表面处理，改善了焦磷酸哌嗪的表面性能，减少了焦磷酸哌嗪易结块的问题，提高了阻燃材料的性能稳定性，进而解决了阻燃材料产量低、成本高和次品率高的问题。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体案例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。