[发明专利]一种纳米羟基锡酸锌/粘土复合抑烟剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米羟基锡酸锌/粘土复合抑烟剂的制备方法，涉及阻燃材料技术领域，本发明以两种不同粘土作为前驱体，通过水热法，在其周围均匀生长包覆纳米级的羟基锡酸锌颗粒，得到结构均匀的纳米羟基锡酸锌/蒙脱土以及纳米羟基锡酸锌/凹凸棒土复合抑烟剂；该复合材料被添加到聚氯乙烯中，能很好地提高聚氯乙烯的阻燃抑烟效果。

技术领域：

本发明涉及阻燃材料技术领域，具体涉及一种纳米羟基锡酸锌/粘土复合抑烟剂的制备方法。

背景技术：

聚氯乙烯(PVC)性能优良价格低廉，因此在各个领域应用广泛。由于大量可燃性增塑剂，润滑剂，抗氧化剂等助剂的加入聚氯乙烯产品中，使其可燃性大大增加。同时在燃烧过程中产生大量刺鼻浓烟以及有毒有害气体直接危害人们的生命安全，据统计火灾中死亡人数的80％是因燃烧时产生的有毒气体窒息而死亡。因此提高PVC材料抑烟性能，成为该领域急需解决的问题。

羟基锡酸锌(ZHS)是一种新型无机阻燃剂，无毒，对环境无害，具有催化特性和优异的阻燃抑烟等优点，可以作为三氧化二锑的主要替代物，减少燃烧时有毒气体的产生，保护环境和人身安全。

上海师范大学汪正军的“锡酸盐微纳米材料的结构调控与气敏性能研究”一文，公开了采用七水合硫酸锌、三水合锡酸钠为原料，在去离子水中，在 0-80℃范围内，通过控制反应温度，分别制备40-600nm的气敏元件用锡酸锌，而且粒径随着温度降低而变小。由于在相同添加量时，粒径小的锡酸锌抑烟效果更明显，因此为了提高效率，需要进一步降低锡酸锌的粒径，但由于水温难以进一步降低，因此无法制备粒径更小的锡酸锌。

申请号为201310502881.2的中国发明专利公开了一种纳米锡酸锌的制备方法，该方法以四价锌、表面活性剂等为原料，分步骤在15-60℃、150-250℃在碱性条件下，制备2-100nm的锡酸锌。锡酸锌粒径较小时，分散后的锡酸锌与树脂接触更充分，能更好的发挥阻燃抑烟效果。但由于制备过程中使用了碱液，因此反应产生的废液，造成了环境污染。为了获得粒径小的锡酸锌，该专利中使用的表面活性剂为脂肪酸或脂肪酸盐，表面活性剂在反应体系中形成胶束，对反应物形成包裹，限制了粒径的长大。由于表面活性剂既有亲水性又有亲油性，因此包覆在锡酸锌的表面难以除去，未除尽的脂肪酸类表面活性剂会容易燃烧，从而对聚合物的阻燃性能造成影响。

为了进一步降低羟基锡酸锌的用量，研究人员将羟基锡酸锌包覆在廉价的无机填料表面。2016年3月《无机盐工业》第48卷第3期出版的“非晶锡酸锌包覆黏土的制备及阻燃应用”公开了采用七水硫酸锌、三水锡酸钠、层状硅铝酸盐黏土为原料，在常温～80℃条件下得到羟基锡酸锌包覆的黏土。但黏土表面的羟基锡酸锌粒径为200-300nm，仍然较大，而且分布不均匀。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种纳米羟基锡酸锌/粘土复合抑烟剂的制备方法，该方法解决了不使用表面活性剂条件下羟基锡酸锌粒径过大的问题，此外由于反应在水热体系中进行，不需要加入碱、有机溶剂等，减少了废水的产生，制备过程也相对简单，并且该方法制备的复合抑烟剂抑烟效果好、分布均匀。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种纳米羟基锡酸锌/粘土复合抑烟剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将粘土分散在去离子水中，搅拌，超声，再搅拌，得粘土悬浮液；

(2)搅拌下，滴加三水合锡酸钠水溶液到粘土悬浮液中，继续搅拌，再缓慢加入七水硫酸锌，搅拌，将悬浮液移至反应釜中，转入高温烘箱，加热反应，产物过滤，洗涤干燥，得到纳米羟基锡酸锌/粘土复合抑烟剂。

为了得到的产物不结块，需要对步骤(1)中的粘土预处理，方法如下：将粘土分散在去离子水中，搅拌，再加入酸溶液进行酸化至pH＝3—4，然后离心纯化，过滤干燥，得到表面富有羟基的粘土；

所述粘土为蒙脱土、凹凸棒土、云母、滑石中的一种。