[发明专利]一种磷钨酸插层类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷钨酸插层类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法，采用共沉淀法制备Zn/Al类水滑石前驱体；采用离子交换法，将磷钨酸盐溶液滴入Zn/Al类水滑石前驱体浆液中，对Zn/Al类水滑石前驱体进行改性制得磷钨酸‑Zn/Al类水滑石；将磷钨酸‑Zn/Al类水滑石、纳米纤维素、粘接剂混合，经冷冻干燥得到磷钨酸插层类水滑石轻质泡沫隔热材料。杂多磷钨酸插层改性后的ZnAl‑LDHs解决了单一ZnAl‑LDHs作为阻燃剂时存在的添加量大、阻燃效率低等问题，同时结合纳米纤维素轻质、高杨氏模量、高强度、可再生的特点，赋予泡沫材料低密度、高强度、绿色环保等特点。

技术领域

本发明属于生物质泡沫材料领域，具体涉及一种类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法。

背景技术

随着环境污染问题的日益严重和石油资源的枯竭，研究开发可生物降解、资源丰富、可回收利用的轻质隔热防火的保温材料已成为社会上亟需解决的重大问题，轻质隔热防火的保温材料能有效减少能源损耗，提高能源利用率，由于其优异的特点，已在航空、航天、化工、建筑、机械、仓储和能源等领域得到广泛开发和应用。但是轻质耐火材料存在强度低、耐热差等缺点，因此，目前国内外对于轻质耐火材料的研究集中于增加材料的机械强度和提高耐火温度等方面，包括对添加助剂、制备方法等方面的研究，如添加纳米粒子、耐火纤维等对材料进行增强等。

LDHs(layered double hydroxides)，是一类由两种或者两种以上的金属元素组成的层状氢氧化物，被称为层状双金属氢氧化物、类水滑石亦或层状复合金属氢氧化物。这类材料是由相互平行且带有正电荷的层板组成，层间由平衡层板正电荷的阴离子及层间水分子构成。LDHs的性质主要包括：层间阴离子的可交换性、层板组成和结构的可调变性、酸碱双性、结构记忆效应及可剥层等。由于LDHs具有独特的层状结构以及层板组成和层间阴离子具有可调变性，通过向层间引入新的客体阴离子从而使材料的组成结构和性质发生相应变化，而制备具有不同结构的功能性新材料。目前，制备阴离子插层改性LDHs的主要方法有共沉淀法、离子交换法、分子自组装、焙烧还原法及返混沉淀法等。

LDHs本身不但具有类似分子筛的空间结构特性，而且可直接作为阻燃膨胀层的刚性支撑。有望通过改性LDHs，改变水滑石的层间环境和改善水滑石与聚合物之间的相容性，增大LDHs的层间距，减小其密度，实现轻质、少添加量和高阻燃效率的低烟、无卤、无毒、环保阻燃剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中的不足和缺陷，提供一种类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法，以提高隔热阻燃效果。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种磷钨酸插层类水滑石轻质泡沫隔热材料的制备方法，包括下述的步骤：

(1)采用共沉淀法制备Zn/Al类水滑石前驱体；

(2)采用离子交换法，将磷钨酸盐溶液滴入步骤(1)中的Zn/Al类水滑石前驱体浆液中，对Zn/Al类水滑石前驱体进行改性制得磷钨酸-Zn/Al类水滑石；

(3)将步骤(2)所得磷钨酸-Zn/Al类水滑石、纳米纤维素、粘接剂混合，经冷冻干燥得到磷钨酸插层类水滑石轻质泡沫隔热材料。

进一步的，步骤(1)所述共沉淀法是将锌盐、铝盐配成混合盐溶液，调节pH值为6～9，升温至50-90℃，经剧烈搅拌、晶化和后处理得到Zn/Al类水滑石前驱体。

进一步的，步骤(1)所述锌盐、铝盐按锌离子与铝离子的摩尔比为2:1-3:1配制。

进一步的，步骤(2)所述离子交换法是将磷钨酸盐溶液滴入步骤(1)中的Zn/Al类水滑石前驱体浆液中，剧烈搅拌、升温至50-90℃，反应得到磷钨酸-Zn/Al类水滑石。

进一步的，步骤(2)中主体Zn/Al类水滑石与客体磷钨酸盐的质量比为1:3-3:1。