[发明专利]具有普适性的生物基高效阻燃涂料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）层状纳米材料的插层改性：在-5~5℃条件下，将层状纳米材料均匀分散于去离子水中，得层状纳米材料分散液；将插层剂溶于去离子水，在超声搅拌条件下加入层状纳米材料分散液中，搅拌均匀，得插层改性的层状纳米材料分散液；所述的层状纳米材料为蒙脱土、高岭土、绢云母、双金属氢氧化物和层状磷酸盐中的一种或多种；所述的插层剂为甲胺、乙胺、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、十八烷基胺盐酸盐和十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；所述插层剂与层状纳米材料的摩尔比为0.5:1~4:1；将酸溶液加入插层改性的层状纳米材料分散液中反应；反应结束后将混合溶液离心处理，沉淀物用溶剂洗涤，然后通过超声搅拌分散于溶剂中形成悬浮液；所述的酸溶液中的酸为醋酸、盐酸、磷酸和硫酸中的一种或多种；酸溶液中的酸与插层剂的摩尔比为1:1~50:1；

2）功能化层状纳米材料的合成：将硅烷偶联剂溶于溶剂中，加入步骤1）所得悬浮液中，升温到40~100℃，反应6~24h；反应结束后将混合溶液离心处理，沉淀物用溶剂洗涤，干燥后得到功能化层状纳米材料；所述硅烷偶联剂与层状纳米材料的摩尔比为0.1:1~20:1；

3）具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备：将功能化层状纳米材料和链状天然高分子材料均匀分散于去离子水中；加入pH调节剂控制pH为2~13，升温至30~90℃，反应10~120min；所述的功能化层状纳米材料和链状天然高分子材料的质量比为1:0.25~1:4；自然冷却后得到具有普适性的生物基高效阻燃涂料；功能化层状纳米材料和链状天然高分子材料在阻燃涂料中的质量浓度之和为0.1~20%；所述的链状天然高分子材料为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、木质素磺酸钠、壳聚糖、氧化淀粉、淀粉醋酸酯和海藻酸钠中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，3-氯丙基三乙氧基硅烷和氯甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）和步骤2）所述的溶剂为去离子水、乙醇和丙醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于，所述的pH调节剂为醋酸、盐酸、磷酸、氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和氨水中的一种或多种；pH调节剂的浓度为0.1~15mol/L。

5.根据权利要求1所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）所述的将层状纳米材料均匀分散于去离子水中是通过超声搅拌10~60min实现；所述的在超声搅拌条件下加入层状纳米材料分散液中的加入时间为0.5~2h；加入的方式为滴加；所述搅拌均匀是通过超声搅拌0.5~4h之后停止超声作用，继续搅拌4~24h实现。

6.根据权利要求1所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）所述的将酸溶液加入插层改性的层状纳米材料分散液中反应是配制0.1~15mol/L的酸溶液，在超声搅拌条件下于10~120min内加入插层改性的层状纳米材料分散液中，继续超声搅拌反应0.5~2h。

7.根据权利要求1所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤2）所述硅烷偶联剂溶于溶剂后，于0.5~5h内加入到步骤1）所得悬浮液中，加入的方式是滴加。

8.根据权利要求1所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料的制备方法，其特征在于，步骤3）所述的功能化层状纳米材料和链状天然高分子材料均匀分散于去离子水中是通过超声搅拌10~240min实现。

9.一种具有普适性的生物基高效阻燃涂料，其特征在于，其由权利要求1~8任一项所述的制备方法制得。

10.权利要求9所述的具有普适性的生物基高效阻燃涂料在聚合物制品中的应用，其特征在于，将具有普适性的生物基高效阻燃涂料对聚合物制品进行浸涂、刷涂或喷涂；所述的聚合物制品为涤纶织物、丙纶织物、棉织物、聚氨酯泡沫、聚丙烯泡沫、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜和聚苯乙烯薄膜中的一种或多种；

所述的浸涂是将聚合物制品浸入具有普适性的生物基高效阻燃涂料中5~600s，取出后甩掉多余的涂料，放入烘箱中在40~100℃下干燥0.5~12h；干燥后的聚合物制品倒转过来以同样的方法浸泡并干燥；上述过程为1个周期，之后再重复0~10个周期；最后干燥0.5~24h；

所述的刷涂是将聚合物制品平铺在平板上，使用湿膜制备器在聚合物制品上涂覆一层厚度为100~1000μm的具有普适性的生物基高效阻燃涂料，然后将聚合物制品连带平板放入烘箱中在40~100℃下干燥0.5~6h；干燥后的聚合物制品翻过来以同样的方法进行背面涂覆；上述过程为1个周期，之后再重复0~5个周期；最后干燥1~24h；

所述的喷涂是将聚合物制品平铺在平板上，使用喷枪在聚合物制品上均匀涂覆一层具有普适性的生物基高效阻燃涂料，然后将聚合物制品连带平板放入烘箱中在40~100℃下干燥0.5~8h；干燥后的聚合物制品翻过来以同样的方法进行背面涂覆；上述过程为1个周期，之后再重复0~10个周期；最后干燥0.5~24h。