[发明专利]一种含磷氮聚合物改性二氧化硅纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含磷氮聚合物改性二氧化硅纳米粒子及其制备方法和应用，涉及一种有机/无机杂化纳米粒子，将SiO₂分散在有机溶剂中，然后加入四羟甲基硫酸磷(THPS，75％)，搅拌，最后加入对苯二胺，反应一定时间，经离心、洗涤、干燥等程序后得到含磷氮聚合物改性SiO₂纳米粒子。该种聚合物改性SiO₂纳米粒子在高分子基体中可起到增强和阻燃作用，在高分子材料的无卤协同阻燃中有望得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种有机/无机杂化纳米粒子，尤其是一种含磷氮聚合物改性二氧化硅纳米粒子及其制备方法和应用。

背景技术

众所周知，环氧树脂因其优异的综合性能而在诸多领域有着广泛应用。然而，其耐火性能差严重限制了使用范围的扩大，因此，提升环氧树脂的阻燃性能一直是其改性研究的热点。市场上使用较多的为含磷阻燃剂的复配体系，利用其协同阻燃效应来有效提高环氧树脂阻燃性能。然而，这种体系要想达到理想的阻燃效果往往需要较高的添加量，这样，环氧树脂的机械性能会下降。因此，亟需一种添加后不影响环氧树脂机械性能且能提高其阻燃性能的新型阻燃剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种含磷氮聚合物改性二氧化硅纳米粒子及其制备方法和应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种含磷氮聚合物改性二氧化硅纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

1)将二氧化硅纳米粒子分散于有机溶剂中，超声分散10～60min，得到浓度为8×10^-5～6×10^-3g/mL的SiO₂-有机溶剂分散液；另取70～80％的四羟甲基硫酸磷溶液(THPS)溶液，用蒸馏水稀释得到浓度为8×10^-4～4×10^-2g/mL的THPS稀释液，在搅拌下将THPS稀释液逐滴加入至上述SiO₂-有机溶剂分散液中，搅拌5～45min；其中，二氧化硅纳米粒子与70～80％的THPS溶液的质量比为1:1～5；

2)将对苯二胺溶解于有机溶剂中，得到浓度为4×10^-4～6×10^-3g/mL的对苯二胺溶液，将其逐滴加入至步骤1)得到的溶液中，反应20～70min，然后超声处理20～70min；离心，蒸馏水洗涤2～5次后用上述有机溶剂洗涤2～5次，在40～50℃下真空干燥10～15h，即得所述含磷氮聚合物改性二氧化硅纳米粒子。

一实施例中：所述二氧化硅纳米粒子的制备方法为：将无水乙醇、浓氨水、蒸馏水混合，20～30℃下搅拌均匀；向其中逐滴滴入四乙氧基硅烷，20～30℃下搅拌反应22～26h；所述无水乙醇、浓氨水、蒸馏水、四乙氧基硅烷的体积比为110～130:7～8:16～20:3～4；反应完成后离心，洗涤，40～50℃下真空干燥22～26h，即得二氧化硅纳米粒子。

一实施例中：所述有机溶剂为乙醇、甲醇中的一种。

一实施例中：所述步骤1)中，超声分散时间为20～50min，得到的SiO₂-有机溶剂分散液的浓度为1×10^-4～5×10^-3g/mL。。

一实施例中：所述步骤1)中，THPS稀释液的浓度为1×10^-3～3×10^-2g/mL；将其加入到SiO₂-有机溶剂分散液后搅拌10～40min。

一实施例中：所述步骤1)中，THPS溶液浓度为75％，二氧化硅纳米粒子与75％的THPS溶液的质量比为1:2～4。