專利名稱：一種復(fù)合阻燃劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合阻燃劑的制備方法，屬無機復(fù)合阻燃劑的制備及應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚合物基復(fù)合材料具有加工成型性好、性能優(yōu)良、價格低廉等特點，在軍事、航空、 交通運輸、機械電器、建筑、水利、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于聚合物基復(fù)合材料易燃，常會弓I發(fā)火災(zāi)，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到了很大局限。聚合物的阻燃已成了十分重要的研究課題，常用的阻燃劑分為有機阻燃劑和無機阻燃劑兩大類，由于有機阻燃劑分解產(chǎn)物毒性大、煙霧大、污染環(huán)境，正逐漸被無機阻燃劑替代。無機阻燃劑有氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、硼酸、氧化銻、磷酸銨、氯化銨及鉬類化合物等，尤其是氫氧化鋁和氫氧化鎂，分解時能吸收大量的熱量，燃燒時產(chǎn)生的氧化物是耐高溫物質(zhì)，可附著在可燃物表面，起到隔絕空氣的作用，分解時產(chǎn)生的水分可降低表面溫度，起滅火作用，既有阻燃作用，又有填充作用，還不產(chǎn)生腐蝕性氣體，不揮發(fā)、無毒、無煙， 且效果持久，故常被選用。氫氧化鎂用作阻燃劑制備阻燃聚合物復(fù)合材料具有高效、環(huán)保特性，其分解溫度高達350°C，有利于提高聚合物基復(fù)合材料的加工溫度，其分解能高，有利于吸收燃燒熱量， 可提高阻燃效率，與酸中和能力強，可較快地中和聚合物在燃燒過程產(chǎn)生的酸性氣體S02、 NOx, CO2等，因此具有較強的抑煙能力，是無機阻燃劑的首選。多壁碳納米管MWNTs是一種管狀無機納米材料，具有優(yōu)良的熱學(xué)和獨特的力學(xué)性能，抗張強度達lOOGPa，模量高達ISOOGPa，在600°C下不氧化，是一種性能優(yōu)良的阻燃材料。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)的狀況，選用多壁碳納米管、氫氧化鎂為阻燃材料， 在多壁碳納米管表面包覆一層氫氧化鎂，制成無機復(fù)合阻燃劑，以便更好的在聚合物材料中添加應(yīng)用，以大幅度提高聚合物的阻燃性能。技術(shù)方案本發(fā)明所使用的化學(xué)物質(zhì)原料為多壁碳納米管、硝酸、六水氯化鎂、氫氧化鈉、 Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硝酸銀、無水乙醇、去離子水、超聲水，其組合用量如下以克、毫升為計量單位多壁碳納米管MWNTsC5g±0. OOlg硝酸HNO397. 5ml 士0. Olml六水氯化鎂MgCl2· 6H2050. 75g士0. OOlg氫氧化鈉NaOH20g士0. OOlg
Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷KH-560 CH2CHCH2O (CH2) 3Si (OCH3) 33ml 士0. Olml
硝酸銀=AgNO31.7g±0.001g
無水乙醇=CH3CH2OHIOOml士0. Olml
去離子水H20100000ml 士 50ml
超聲水:H20
50000ml士50ml
制備方法如下 (1)精選化學(xué)物質(zhì)材料
對制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進行精選，并進行質(zhì)量純度控制
含碳量> 99. 5% 濃度> 68% 彡98% 彡96% 彡98% ^ 99. 5% ^ 99. 7% ^ 99. 9% 彡 85. 0%
多壁碳納米管固態(tài)固體硝酸液態(tài)液體六水氯化鎂固態(tài)固體氫氧化鈉固態(tài)固體
Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷液態(tài)液體硝酸銀固態(tài)固體無水乙醇液態(tài)液體去離子水液態(tài)液體超聲水液態(tài)液體
(2)配置氫氧化鈉水溶液稱取氫氧化鈉20g士0. OOlg ； 量取去離子水1000ml ± Iml ；
置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成0. 5mol/L的氫氧化鈉水溶
(3)配置硝酸水溶液
量取硝酸 97. 5ml 士0. Olml ； 量取去離子水402. 5ml 士0. Iml ；
置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成3. Omol/L的硝酸水溶液。
(4)配置六水氯化鎂水溶液
稱取六水氯化鎂50. 75g士0. OOlg ； 量取去離子水IOOOml ±0. Iml ；
置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成0. 25mol/L的氯化鎂水溶液。
(5)配置硝酸銀水溶液稱取硝酸銀1.7g士0. OOlg ； 量取去離子水1000ml 士0. Iml ；
置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成0. Olmol/L的硝酸銀水溶液。
(6)多壁碳納米管的表面修飾
多壁碳納米管的表面修飾是在三口燒瓶中進行的，是在加熱、攪拌、水循環(huán)冷凝狀
態(tài)下完成的；
①量取硝酸水溶液200ml 士 0. 0 Iml ；稱取多壁碳納米管5g±0. OOlg ；加入三口燒瓶，成混合液；②超聲分散，將三口燒瓶置于超聲分散器內(nèi)，超聲分散器內(nèi)加入超聲水，進行超聲分散30min 士 2min，超聲頻率為20KHz ；③超聲分散后，將三口燒瓶移入電熱套上，開啟電熱套，溫度升至60°C 士2°C ；開啟攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速300r/min ；開啟水循環(huán)冷凝管，進行水循環(huán)冷凝；加熱、攪拌、水循環(huán)冷凝30min 士 aiiin ；④關(guān)閉電熱套、攪拌器、水循環(huán)冷凝管，使三口燒瓶內(nèi)混合液隨瓶自然冷卻至 25 0C ；⑤抽濾，將混合液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾，濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，廢液抽至濾瓶中；⑥洗滌，抽濾將產(chǎn)物濾餅置于燒杯中，加入去離子水100ml，攪拌lOmin，成洗滌液；將洗滌液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾，濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，洗滌廢液抽至濾瓶中；洗滌、抽濾重復(fù)進行5次；⑦真空干燥，將產(chǎn)物濾餅置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中，進行干燥處理，干燥溫度120°C 士2°C，真空度0. OlMPa，干燥時間360min，干燥后成產(chǎn)物粉末；⑧研磨、過篩，將產(chǎn)物粉末置于瑪瑙研缽中，用瑪瑙研棒進行研磨，然后用400目篩網(wǎng)過篩；研磨、過篩重復(fù)進行5次，研磨過篩后，得酸化修飾的多壁碳納米管。(7)制備復(fù)合阻燃劑制備復(fù)合阻燃劑是在三口燒瓶中進行的，是在超聲分散、加熱、攪拌狀態(tài)下完成的；①超聲分散，將酸化修飾的多壁碳納米管2. 9g士0. OOlg置于三口燒瓶中，加入無水乙醇IOOml士0. 1ml，然后置于超聲分散器內(nèi)進行超聲分散，在超聲分散過程中，緩慢滴加 Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加速度為2ml/min，滴加量為3ml 士0. Olml，成反應(yīng)液；超聲頻率為20KHz，超聲水溫度為30°C，超聲分散時間為30min士aiiin ；②超聲分散后，將三口燒瓶移至電熱套上，在三口燒瓶上插入攪拌器、滴液漏斗及溫度計；③開啟電熱套，溫度升至70°C 士2°C ；開啟攪拌器，攪拌速度600r/min ；④將氫氧化鈉水溶液40ml 士0. Iml緩慢加入三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌；⑤將六水氯化鎂水溶液20ml 士0. Iml由滴液漏斗加入三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌；⑥在70°C 士2°C條件下攪拌120min，待反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電熱套、攪拌器，將含有混合溶液的三口燒瓶置于通風(fēng)廚中，在通風(fēng)狀態(tài)下陳化MOmin，使其充分反應(yīng)，陳化結(jié)束后，將混合溶液在自然狀態(tài)冷卻至25°C ；⑦在加熱、攪拌、滴加溶液、陳化過程中將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下
70 "C
C+MgCl-H2O+2NaOH ~—~^C-Mg(OH)2+2NaCl +6H20
360min式中C_Mg(OH)2為MWNTs表面包覆氫氧化鎂；NaCl為氯化鈉；⑧抽濾，將混合溶液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾， 濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，廢液抽至濾瓶中；⑨洗滌，用去離子水和無水乙醇分別反復(fù)洗滌產(chǎn)物，使溶液由堿性成為中性，pH = 7 ；⑩檢測，用0. 01mol/L的硝酸銀水溶液反復(fù)對溶液中氯離子的含量進行檢測，直至消除溶液中的氯離子；加入1-2滴的硝酸銀，溶液中無白色沉淀，則洗滌結(jié)束； 抽濾，將洗滌檢測后的溶液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾，濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，廢液抽至濾瓶中； 真空干燥，將產(chǎn)物濾餅置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中，進行干燥處理，干燥溫度120°C 士2°C，真空度0. OlMPa，干燥時間480min，干燥后得復(fù)合阻燃劑產(chǎn)物； 研磨、過篩，將干燥后的復(fù)合阻燃劑產(chǎn)物置于瑪瑙研缽中，用瑪瑙研棒進行研磨，研磨后用400目篩網(wǎng)過篩；研磨、過篩重復(fù)進行5次，研磨過篩后即得產(chǎn)物復(fù)合阻燃劑粉末。(8)檢測、化驗、分析、表征對制備的復(fù)合阻燃劑粉末的形貌、成分、化學(xué)物理性能、力學(xué)性能進行檢測、化驗、 分析和表征；用JSM-6700F型場發(fā)射掃描電鏡SEM進行產(chǎn)物的形貌分析；用FTIR-1730型紅外光譜儀頂進行產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析；用CMT5205型電子萬能試驗機和液晶式懸臂沖擊試驗機進行產(chǎn)物的力學(xué)性能分析；用M606B型數(shù)顯氧指數(shù)儀進行產(chǎn)物的阻燃性能分析。結(jié)論復(fù)合阻燃劑為灰黑色粉體材料，是表面包覆氫氧化鎂的多壁碳納米管，其管徑為60-80nm，將其加入到聚對苯二甲酸乙二酯基體材料中，制備成的阻燃聚合物復(fù)合材料的極限氧指數(shù)大于觀％，達到了阻燃材料的要求。(9)產(chǎn)物儲存對制備的灰黑色粉末產(chǎn)物儲存于棕色透明玻璃容器中，密閉避光保存，置于陰涼、 干燥、潔凈環(huán)境，要防水、防潮、防火、防曬、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度20°C 士2°C，相對濕度 ^ 10%。有益效果本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有明顯的先進性，是以多壁碳納米管為原料經(jīng)酸化修飾，在多壁碳納米管表面包覆一層阻燃材料氫氧化鎂，制成無機復(fù)合阻燃劑，該復(fù)合阻燃劑為灰黑色粉體材料，既具有碳納米管優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能，又具有氫氧化鎂的阻燃性能，粉體材料的管徑為60-80nm，極限氧指數(shù)大于觀％，可有效提高聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能，可在聚合物基復(fù)合材料中做阻燃劑使用，此制備方法工藝流程短， 量值準確翔實，不污染環(huán)境，是十分理想的復(fù)合阻燃劑的制備方法。


圖1為多壁碳納米管酸化修飾狀態(tài)2為多壁碳納米管超聲分散狀態(tài)3為多壁碳納米管表面包覆氫氧化鎂制備狀態(tài)4為復(fù)合阻燃劑形貌5為復(fù)合阻燃劑能譜6為復(fù)合阻燃劑紅外圖譜圖7為復(fù)合阻燃劑/聚對苯二甲酸乙二酯復(fù)合材料力學(xué)性能對比表圖8為復(fù)合阻燃劑/聚對苯二甲酸乙二酯復(fù)合材料阻燃性能對比表圖中所示，附圖標記清單如下1、電控器，2、顯示屏，3、指示燈，4、電熱開關(guān)，5、電熱套，6、三口燒瓶，7、固定座，8、 酸化反應(yīng)液，9、溫度計，10、攪拌器，11、水循環(huán)冷凝管，12、進水口，13、出水口，14、出氣口， 15、膠管，16、漏斗，17、燒杯，18、去離子水，19、攪拌器指示燈，20、攪拌開關(guān)，21、攪拌器底座，22、支架，23、超聲分散器，24、顯示屏，25、溫度開關(guān)，26、超聲開關(guān)，27、指示燈，28、超聲槽，29、超聲水，30、固定座，31、三口燒瓶，32、分散液，33、滴液漏斗，34、控制閥，35、電控器， 36、顯示屏，37、指示燈，38、電熱開關(guān)，39、電熱套，40、三口燒瓶，41、滴液漏斗，42、控制閥， 43、攪拌器，44、溫度計，45、支架，46、攪拌器底座，47、攪拌器指示燈，48、攪拌開關(guān)，49、反應(yīng)液，50、固定座。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明圖1所示，為多壁碳納米管酸化修飾狀態(tài)圖，各部位置、連接關(guān)系要正確，按量配比，按序操作。制備使用的化學(xué)物質(zhì)的量值是按預(yù)先設(shè)置的范圍確定的，以克、毫升為計量單位。多壁碳納米管的酸化修飾是在三口燒瓶中進行的，在電控器1的上部設(shè)有電熱套 5，在電熱套5上設(shè)有三口燒瓶6，并由固定座7固定，在三口燒瓶6上由左至右依次插入溫度計9、攪拌器10、水循環(huán)冷凝管11及進水口 12、出水口 13、出氣口 14，出氣口 14通過膠管15、漏斗16至燒杯17中，在燒杯17內(nèi)有去離子水18 ；攪拌器10通過攪拌器底座21和支架22固定聯(lián)接，并在攪拌器底座21上設(shè)有攪拌器指示燈19和攪拌開關(guān)20 ；三口燒瓶6 內(nèi)為酸化反應(yīng)液8，在電控器1上設(shè)有顯示屏2、指示燈3、電熱開關(guān)4。圖2所示，為多壁碳納米管超聲分散狀態(tài)圖，各部位置、連接關(guān)系要正確，按序操作。多壁碳納米管的超聲分散是在超聲分散器上進行的，在超聲分散器23上設(shè)有顯示屏對、溫度開關(guān)25、超聲開關(guān)沈、指示燈27 ；超聲分散器23上部為超聲槽觀，超聲槽洲內(nèi)為超聲水四，在超聲槽觀內(nèi)中間位置設(shè)有底座30，在底座30上置放三口燒瓶31，三口燒瓶31上部設(shè)有滴液漏斗33及控制閥34，三口燒瓶31內(nèi)為分散液32。圖3所示，為多壁碳納米管表面包覆氫氧化鎂狀態(tài)圖，各部位置要正確，按序操作。
多壁碳納米管表面包覆氫氧化鎂是在三口燒瓶中進行的，是在電熱、攪拌狀態(tài)下完成的，電控器35上設(shè)有顯示屏36、指示燈37、電熱開關(guān)38，在電控器35上部為電熱套39， 電熱套39內(nèi)置放三口燒瓶40，并由固定座50固定；在三口燒瓶40上部由左至右依次設(shè)有滴液漏斗41及控制閥42、攪拌器43、溫度計44，攪拌器43通過支架45和攪拌器底座46聯(lián)接，并在攪拌器底座46上設(shè)有指示燈47和攪拌開關(guān)48 ；三口燒瓶40內(nèi)為反應(yīng)液49。圖4所示，為復(fù)合阻燃劑形貌圖，圖中可知=MWNTs的管徑較之前變粗，相互發(fā)生纏繞和交聯(lián)，不僅在MWNTs的表面包覆著一層厚度不均勻的氫氧化鎂阻燃物質(zhì)，而且在管與管之間也有生成的物質(zhì)相互連接，有的已將開口的MWNTs端口堵塞，說明有部分的生成物進入了 MWNTs的管身中。圖5所示，為復(fù)合阻燃劑成分結(jié)構(gòu)圖，圖中可知能譜圖中只觀察到C、0、Mg元素， 沒有其他成分的存在，結(jié)合MgCl2. 6H20和NaOH的反應(yīng)過程，可以推斷，MWNTs表面包覆的物質(zhì)為Mg (OH)2，無其他雜質(zhì)粒子摻入。圖6所示，為復(fù)合阻燃劑紅外圖譜，圖中可知a曲線中3698CHT1處的強峰為 Mg(OH)2晶體中O-H的伸縮振動，在34MCHT1的弱峰為Mg(OH)2締合-OH的伸縮振動峰， 1417cm-1處出現(xiàn)的較弱峰為晶體結(jié)構(gòu)中-OH的彎曲振動吸收峰，而在波數(shù)^53(^4和 2844cm-1附近出現(xiàn)的C-H鍵伸縮振動峰，1828(^1附近出現(xiàn)的-Si-O單鍵伸縮振動峰， 1469CHT1處-CH2的彎曲振動峰以及1250CHT1附近環(huán)氧基C-O-C的對稱伸縮振動峰和995CHT1 處環(huán)氧基的骨架振動峰可能為制備Mg(OH)2過程中加入的表面活性劑KH560的特征峰；b曲線中復(fù)合阻燃劑的頂圖譜看出，2953CHT1 dSMcm1附近的KH560的特征峰消失，1469cm"1 處-CH2的彎曲振動峰變?nèi)酰?95cm—1處環(huán)氧基的骨架振動峰依然存在，34MCHT1處Mg (OH) 2締合-OH的伸縮振動峰有所增強，在1417CHT1處的Mg (OH)2中-OH的彎曲振動峰加強，而且在 1712cm"1和1556CHT1處發(fā)現(xiàn)了 MWNTs本身C-C鍵的骨架振動峰，這些都證明了 MWNTs表面上包覆有Mg(0H)2。圖7所示，為復(fù)合阻燃劑/聚對苯二甲酸乙二酯復(fù)合材料力學(xué)性能對比表，表中可知隨著復(fù)合阻燃劑添加量的增加，復(fù)合材料的初始模量、抗拉強度、最大拉力均呈現(xiàn)增大的趨勢，沖擊強度呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢；這表明復(fù)合阻燃劑在PET基體中起到了增強相的作用，使聚合物的力學(xué)性能得到了提高，對復(fù)合體系起到了增韌作用。圖8所示，為復(fù)合阻燃劑/聚對苯二甲酸乙二酯復(fù)合材料阻燃性能對比表，表中可知復(fù)合材料的極限氧指數(shù)與復(fù)合阻燃劑添加量呈正比關(guān)系；極限氧指數(shù)為22% 27%屬難燃材料，大于觀％為阻燃材料，本阻燃劑添加量從3% _5%，極限氧指數(shù)均超過了觀％， 因此達到了阻燃標準要求。
權(quán)利要求
1. 一種復(fù)合阻燃劑的制備方法，其特征在于使用的化學(xué)物質(zhì)原料為使用的化學(xué)物質(zhì)原料為多壁碳納米管、硝酸、六水氯化鎂、氫氧化鈉、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硝酸銀、無水乙醇、去離子水、冷卻水，其組合用量如下以克、毫升為計量單位多壁碳納米管MWNTs C 硝酸=HNO3六水氯化鎂=MgCl2 · 6H20 氫氧化鈉NaOH Y-縮水甘油醚氧丙基三 CH2CHCH2O (CH2)3Si(OCH3)3 硝酸銀AgNO3 無水乙醇=CH3CH2OH 去離子水=H2O 超聲水H205g士0. OOlg 97. 5ml 士0. Olml 50. 75g士0. OOlg 20g士0. OOlg 甲氧基硅烷KH-560 3ml士0. Olml 1. 7g±0. OOlg IOOml士0. Olml 100000ml士50ml 50000ml士50ml制備方法如下 (1)精選化學(xué)物質(zhì)材料對制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進行精選，并進行質(zhì)量純度控制多壁碳納米管固態(tài)固體含碳量> 99. 5%濃度> 68% 彡98% 彡96% 甲氧基硅烷液態(tài)液體硝酸液態(tài)液體六水氯化鎂固態(tài)固體氫氧化鈉固態(tài)固體 Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷液態(tài)液體>98% 硝酸銀固態(tài)固體彡99.5%無水乙醇液態(tài)液體> 99. 7%去離子水液態(tài)液體> 99. 9%超聲水液態(tài)液體>85.0%(2)配置氫氧化鈉水溶液稱取氫氧化鈉20g士0. OOlg； 量取去離子水IOOOml 士 Iml ；置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成0. 5mol/L的氫氧化鈉水溶液(3)配置硝酸水溶液量取硝酸 97. 5ml 士 0. Olml ； 量取去離子水402. 5ml 士0. Iml ；置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成3. Omol/L的硝酸水溶液；(4)配置六水氯化鎂水溶液稱取六水氯化鎂50. 75g士0. OOlg ； 量取去離子水IOOOml 士0. Iml ；置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成0. 25mol/L的氯化鎂水溶液；(5)配置硝酸銀水溶液稱取硝酸銀1.7g±0.001g;量取去離子水IOOOml 士0. Iml ；置于燒杯中，用攪拌器攪拌lOmin，使其混合均勻，成0. Olmol/L的硝酸銀水溶液；(6)多壁碳納米管的表面修飾多壁碳納米管的表面修飾是在三口燒瓶中進行的，是在加熱、攪拌、水循環(huán)冷凝狀態(tài)下完成的；①量取硝酸水溶液200ml士0. Olml ；稱取多壁碳納米管5g±0. OOlg ；加入三口燒瓶，成混合液；②超聲分散，將三口燒瓶置于超聲分散器內(nèi)，超聲分散器內(nèi)加入超聲水，進行超聲分散 30min 士 2min，超聲頻率為 20KHz ；③超聲分散后，將三口燒瓶移入電熱套上，開啟電熱套，溫度升至60°C士2°C ；開啟攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速300r/min ；開啟水循環(huán)冷凝管，進行水循環(huán)冷凝；加熱、攪拌、水循環(huán)冷凝 30min士2min ；④關(guān)閉電熱套、攪拌器、水循環(huán)冷凝管，使三口燒瓶內(nèi)混合液隨瓶自然冷卻至25°C；⑤抽濾，將混合液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾，濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，廢液抽至濾瓶中；⑥洗滌，抽濾將產(chǎn)物濾餅置于燒杯中，加入去離子水100ml，攪拌lOmin，成洗滌液；將洗滌液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾，濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，洗滌廢液抽至濾瓶中；洗滌、抽濾重復(fù)進行5次；⑦真空干燥，將產(chǎn)物濾餅置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中，進行干燥處理，干燥溫度120°C 士2°C，真空度0. OlMPa，干燥時間360min，干燥后成產(chǎn)物粉末；⑧研磨、過篩，將產(chǎn)物粉末置于瑪瑙研缽中，用瑪瑙研棒進行研磨，然后用400目篩網(wǎng)過篩；研磨、過篩重復(fù)進行5次，研磨過篩后，得酸化修飾的多壁碳納米管；(7)制備復(fù)合阻燃劑制備復(fù)合阻燃劑是在三口燒瓶中進行的，是在超聲分散、加熱、攪拌狀態(tài)下完成的；①超聲分散，將酸化修飾的多壁碳納米管2.9g±0. OOlg置于三口燒瓶中，加入無水乙醇100ml 士 0. 1ml，然后置于超聲分散器內(nèi)進行超聲分散，在超聲分散過程中，緩慢滴加 Y -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，滴加速度為2ml/min，滴加量為3ml 士0. Olml，成反應(yīng)液；超聲頻率為20KHz，超聲水溫度為30°C，超聲分散時間為30min士aiiin ；②超聲分散后，將三口燒瓶移至電熱套上，在三口燒瓶上插入攪拌器、滴液漏斗及溫度計；③開啟電熱套，溫度升至70°C士2°C ；開啟攪拌器，攪拌速度600r/min ；④將氫氧化鈉水溶液40ml士0. Iml緩慢加入三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌；⑤將六水氯化鎂水溶液20ml士0. Iml由滴液漏斗加入三口燒瓶中，繼續(xù)攪拌；⑥在70°C士2°C條件下攪拌120min，待反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電熱套，攪拌器，將含有混合溶液的三口燒瓶置于通風(fēng)廚中，在通風(fēng)狀態(tài)下陳化MOmin，使其充分反應(yīng)，陳化結(jié)束后，將混合溶液在自然狀態(tài)冷卻至25°C ；⑦在加熱、攪拌、滴加溶液過程中將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下70。CC+MgCl-H2O+2NaOH ~—C—Mg(OH)2+2NaCl +6H20360min式中C Mg(OH)2為MWNTs表面包覆氫氧化鎂；NaCl為氯化鈉；⑧抽濾，將混合溶液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾，濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，廢液抽至濾瓶中；⑨洗滌，用去離子水和無水乙醇分別反復(fù)洗滌產(chǎn)物，使溶液由堿性成為中性，PH= 7；⑩檢測，用0.Olmol/L的硝酸銀水溶液反復(fù)對溶液中氯離子的含量進行檢測，直至消除溶液中的氯離子；加入1-2滴的硝酸銀，溶液中無白色沉淀，則洗滌結(jié)束； 抽濾，將洗滌檢測后的溶液置于抽濾瓶上的布氏漏斗中，用三層中速定性濾紙進行抽濾，濾紙上留存產(chǎn)物濾餅，廢液抽至濾瓶中； 真空干燥，將產(chǎn)物濾餅置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中，進行干燥處理，干燥溫度120°C 士2°C，真空度0. OlMPa，干燥時間480min，干燥后得復(fù)合阻燃劑產(chǎn)物； 研磨、過篩，將干燥后的復(fù)合阻燃劑產(chǎn)物置于瑪瑙研缽中，用瑪瑙研棒進行研磨，研磨后用400目篩網(wǎng)過篩；研磨、過篩重復(fù)進行5次，研磨過篩后即得產(chǎn)物復(fù)合阻燃劑粉末。(8)檢測、化驗、分析、表征對制備的復(fù)合阻燃劑粉末的形貌、成分、化學(xué)物理性能、力學(xué)性能進行檢測、化驗、分析和表征；用JSM-6700F型場發(fā)射掃描電鏡SEM進行產(chǎn)物的形貌分析；用FTIR-1730型紅外光譜儀頂進行產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析；用CMT5205型電子萬能試驗機和液晶式懸臂沖擊試驗機進行產(chǎn)物的力學(xué)性能分析；用M606B型數(shù)顯氧指數(shù)儀進行產(chǎn)物的阻燃性能分析；結(jié)論復(fù)合阻燃劑為灰黑色粉體材料，是表面包覆氫氧化鎂的多壁碳納米管，其管徑為 60-80nm，將其加入到聚對苯二甲酸乙二酯基體材料中，制備成的阻燃聚合物復(fù)合材料的極限氧指數(shù)大于觀％，達到了阻燃材料的要求。(9)產(chǎn)物儲存對制備的灰黑色粉末產(chǎn)物儲存于棕色透明玻璃容器中，密閉避光保存，置于陰涼、干燥、潔凈環(huán)境，要防水、防潮、防火、防曬、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度20°C 士2°C，相對濕度 ^ 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合阻燃劑的制備方法，其特征在于多壁碳納米管的酸化修飾是在三口燒瓶中進行的，在電控器(1)的上部設(shè)有電熱套(5)，在電熱套( 上設(shè)有三口燒瓶(6)，并由固定座(7)固定，在三口燒瓶(6)上由左至右依次插入溫度計(9)、攪拌器(10)、水循環(huán)冷凝管(11)及進水口(12)、出水口(13)、出氣口(14)，出氣口(14)通過膠管(15)、漏斗(16)至燒杯(17)中，在燒杯(17)內(nèi)有去離子水(18)；攪拌器(10)由攪拌器底座和支架0 固定聯(lián)接，并在攪拌器底座上設(shè)有攪拌器指示燈(19)和攪拌開關(guān)OO)；三口燒瓶(6)內(nèi)為酸化反應(yīng)液(8)，在電控器(1)上設(shè)有顯示屏O)、指示燈 (3)、電熱開關(guān)(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合阻燃劑的制備方法，其特征在于多壁碳納米管的超聲分散是在超聲分散器上進行的，在超聲分散器上設(shè)有顯示屏(M)、溫度開關(guān)(25)、超聲開關(guān)(沈)、指示燈(27)；超聲分散器(23)上部為超聲槽(觀)，超聲槽(28)內(nèi)為超聲水( )，在超聲槽08)內(nèi)中間位置設(shè)有底座(30)，在底座(30)上置放三口燒瓶(31)， 三口燒瓶(31)上部設(shè)有滴液漏斗(33)及控制閥(34)，三口燒瓶(31)內(nèi)為分散液(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合阻燃劑的制備方法，其特征在于多壁碳納米管表面包覆氫氧化鎂是在三口燒瓶中進行的，是在電熱、攪拌狀態(tài)下完成的，電控器(3 上設(shè)有顯示屏(36)、指示燈(37)、電熱開關(guān)(38)，在電控器(35)上部為電熱套(39)，電熱套(39)內(nèi)置放三口燒瓶(40)，并由固定座(50)固定；在三口燒瓶00)上部由左至右依次設(shè)有滴液漏斗Gl)及控制閥(42)、攪拌器(43)、溫度計(44)，攪拌器由支架0 和攪拌器底座G6)聯(lián)接，并在攪拌器底座G6)上設(shè)有指示燈07)和攪拌開關(guān)08)；三口燒瓶(40)內(nèi)為反應(yīng)液(49)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合阻燃劑的制備方法，是以多壁碳納米管為原料，經(jīng)酸化修飾，在多壁碳納米管表面包覆一層阻燃材料氫氧化鎂，制成無機復(fù)合阻燃劑，復(fù)合阻燃劑為灰黑色粉體，既具有碳納米管優(yōu)異的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能，又具有氫氧化鎂的阻燃性能，粉體材料的管徑為60-80nm，極限氧指數(shù)大于28％，可在聚合物材料中做阻燃劑使用，并有效的提高了聚合物基體材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能，此制備方法工藝流程短，使用材料少，量值準確翔實，不污染環(huán)境，可在聚合物中做阻燃劑添加使用，是十分理想的無機復(fù)合阻燃劑的制備方法。
文檔編號C09C3/06GK102260420SQ201110141099
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者任建喜, 侯文生, 戴晉明, 李靜亞, 武子璐, 牛梅, 羅秋蘭 申請人:太原理工大學(xué)