[发明专利]一种具有荧光及阻燃的功能化类水滑石及其制备方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种具有荧光及阻燃的功能化类水滑石及其制备方法。

（二）背景技术

转光剂和阻燃剂是合成高分子材料加工的重要助剂之一，其功能是使合成材料具有可转光性、难燃性、自熄性和消烟性。

转光剂是一类能将日光中对植物光合作用有害或无用的紫外光、绿光等转化为光合作用所需的红光、蓝光的化学物质。当前常用的转光剂主要分为有机染料类转光剂、无机盐类转光剂、稀土配合物类转光剂。近年来研究者试图将有机材料与无机材料结合，合成出造价便宜，转光效率高，与高分子材料有很好相容性的转光剂。

类水滑石是一种层状金属氢氧化物，由于其独特的层状结构及层板组成和层间阴离子的可调变性，使其作为无机功能材料在催化、离子交换、吸附、医药等领域都得到了广泛的应用。借助类水滑石层状结构，将其改性，在层间掺入各种荧光配体，得到新的转光材料。2005年段雪等人提出“具有荧光特性的稀土配合物插层水滑石及其制备方法”的专利申请（专利申请号：200510012245.7:；公开号：CN1715365A），系在水滑石层间通过离子交换引入Eu等稀土离子的氨羧配合物以获得具荧光性的水滑石。2008年章文贡等人公开了具有强荧光的含锌类水滑石及其制备方法（专利申请号：200710144014.0；公开号：CN101195741A），系通过用适量二价锌离子取代镁铝水滑石中的镁离子，同时与溶解或分散于层间亲油性阴离子中的8-羟基喹啉等配体配位，获得与通常无荧光的含锌水滑石不同的一类能发出相应锌配位螯合物强烈荧光的新型高荧光性含锌类水滑石。但上述两篇专利所述的插层类水滑石转光强度较低，与高分子材料相容性差，实际应用受到限制。2008年山东大学孙帅等人在《化学学报》（2008,66（2），155.）报道了一种新的能发荧光的Zn-Al类水滑石，即在没有任何荧光物质插层的情况下，Zn-Al类水滑石本身就具有荧光性质，其最大激发波长位于375nm，最大发射波长处于443nm，显示的荧光为蓝色可见光，缺点是该类水滑石荧光强度很低，不能直接作为转光剂使用。

类水滑石作为阻燃材料比传统的氢氧化铝、氢氧化镁有着更加明显的优势。在高温分解时吸热可以释放出二氧化碳、水等不燃物，并可以促使可燃材料碳化，形成复合金属氧化物。形成的复合金属氧化物可以起到阻隔气体传递和热量传递的双重作用。专利CN102336926A公开了一种膨胀型阻燃剂改性水滑石及其制备方法和用途，所述的膨胀型阻燃剂是由酸酐与含磷螺环的胺类化合物反应制备的，然后通过离子交换与水滑石反应制得膨胀型改性水滑石阻燃剂。但该专利所述含磷螺环的胺类化合物的氮元素和磷元素的质量百分含量较低，燃烧后残炭率不高且膨胀性一般，与高分子材料相容性差。专利CN102321274A公开了一种聚磷酸铵阴离子插层水滑石的无卤阻燃剂，该专利发泡性能差，阻燃效果一般，并同样存在与高分子材料相容性差的问题。

离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。离子液体一般由有机阳离子和无机阴离子组成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。离子液体不挥发、不可燃、导电性强、室温下离子液体的粘度很大（通常比传统的有机溶剂高1~3个数量级）、热容大、蒸汽压小、性质稳定，对许多无机盐和有机物有良好的溶解性，在电化学、有机合成、催化、分离等领域被广泛的应用。近年来研究者发现离子液体不仅是一种良好的阻燃材料，部分离子液体具有很好的转光性能，在400~500nm之间有很强的荧光发射峰。2010年上海交通大学李思源等人在《高分子通报》（2010,11,76.）研究了1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐离子液体对PC阻燃性能、热降解性能和残炭形貌、结构的影响。结果表明1-丁基-3-甲基咪唑甲磺酸盐离子液体对PC具有显著的阻燃作用。2005年Aniruddha Paul等人在J.Phys.Chem.B.（2005,109,9148.）报道了咪唑盐离子液体的荧光性质，在紫外光激发下，离子液体在蓝光区有很强的荧光发射峰。离子液体尽管表现出很好的荧光性和阻燃性，但单独使用离子液体，存在价格高的缺陷，因此，在塑料制品中大量使用仍然受到限制。

（三）发明内容