[发明专利]一种BaB8O11(OH)4纳米阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料及其制备方法，该方法以硝酸钡或醋酸钡为钡源，以八水合五硼酸铵或硼酸为硼源，直接一步水热或溶剂热反应即可制备成纳米片、纳米带、纳米盘结构的BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料。本发明方法简单，反应条件温和，原料易得，所制备的BaB₈O₁₁(OH)₄纳米材料分散性好，形貌均一，对聚丙烯等塑料具有良好的阻燃性，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及一种BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料及其制备方法。

背景技术

硼酸盐是一种有效且价廉的无机阻燃剂，具有热稳定性好、无毒、抑烟、燃烧产物毒性小等优点，广泛应用于各种纤维、树脂、橡胶制品、电器绝缘材料、电线、电缆、木材及防锈漆等方面的阻燃。然而，通常制备的硼酸盐粒径较大，在聚合物中不易分散，还降低了高分子聚合物的机械性能，限制了其应用。由于纳米材料的形貌和尺寸对其阻燃性能有很大影响，对于等量的阻燃剂，其粒径愈小比表面积愈大，超细化、纳米化以后，增强了界面的相互作用，可以更均匀的分散于基质中，阻燃效果就愈好。如果将硼酸盐阻燃剂制备成纳米级，则有可能既可增大阻燃剂与基质材料的接触面和提高相容性，又可降低阻燃剂的用量。

发明人在研发过程中发现不少有关水合硼酸锌、水合硼酸钙、水合硼酸镁纳米结构的制备报道，如Lihong Bao等人提出采用水热法制备硼酸钙2CaO·B₂O₃·H₂O 纳米带，本课题组也曾报道了4ZnO·B₂O₃·H₂O纳米材料，椭球状、蚕蛹状 4CaO·5B₂O₃·7H₂O纳米结构的制备，相转化法制备片状CaO·3B₂O₃·4H₂O纳米材料，等。但未有人提出过关于组成为BaB₈O₁₁(OH)₄的硼酸钡纳米材料制备的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种粒径小、分散性好、阻燃性能优良的BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料，以及该阻燃材料的制备方法。

解决上述技术问题所采用的BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料由下述方法制备得到：按照钡元素与硼元素的摩尔比为1:2～20，将钡源和硼源加入溶剂中，混合均匀，所得混合物在密闭条件下120～220℃下反应8～36小时，将反应产物依次用60～80℃蒸馏水、乙醇洗涤后干燥，得到BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料；

上述的钡源为硝酸钡或醋酸钡，硼源为八水合五硼酸铵或硼酸，溶剂为去离子水或乙二醇。

上述的钡源为硝酸钡、硼源为八水合五硼酸铵、溶剂为去离子水时，得到的BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料为纳米片形貌，优选在密闭条件下170～190℃下反应10～12小时，进一步优选钡元素与硼元素的摩尔比为1:10～17。

上述的钡源为醋酸钡、硼源为硼酸、溶剂为去离子水时，在密闭条件下160～200℃下反应12～18小时，得到的BaB₈O₁₁(OH)₄纳米阻燃材料为纳米带形貌，优选钡元素与硼元素的摩尔比为1:5～12。