[发明专利]一种改性水铝英石纳米管及其合成方法和应用

说明书

本发明提出了一种改性水铝英石纳米管及其合成方法和应用，所述合成方法包括以下步骤：将0.1‑0.4g水铝英石纳米管分散至20‑100ml的乙醇溶液中，密封超声分散，得到溶液A；向溶液A中加入0.5‑2ml的1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐和10‑40ml的去离子水并搅拌0.5‑1.5h，在搅拌时，滴加硅烷偶联剂0.1‑0.2ml，得到溶液B；将溶液B过滤、洗涤和干燥后，研磨得到改性水铝英石纳米管。本发明采用改性水铝英石纳米管制备的阻燃性环氧树脂，氧指数(LOI)得到了提高，改善了其力学性能和阻燃性能。

技术领域

本发明涉及阻燃性环氧树脂技术领域，特别是指一种改性水铝英石纳米管及其合成方法和应用。

背景技术

环氧树脂(EP)属于热固性树脂之一，他的耐化学腐蚀性好、成本低、机械性能优异，材料韧性还不错等优点，在各大领域有着广泛的应用。然而，传统环氧树脂阻燃性不好，限制了环氧树脂在各方面的应用空间。因此，人们研究出，可以在环氧树脂中添加阻燃剂来作为添加剂用来改善其阻燃性能上的缺陷，但是传统的阻燃剂要求很高的负载率，这会很大的降低了材料的力学性能和热稳定性。那么，如何在机械性能几乎不下降的情况下，提高环氧树脂的热稳定性和阻燃性能，还可以减少燃烧生成烟生成率就成为了我们值得研究的问题。

纳米阻燃技术利用纳米粒子较大的比表面积和高的表面活性，在含量较低的情况下就能与传统阻燃剂产生阻燃协同效应使复合材料的阻燃性能大幅度提高，并能改善基材的力学性能。纳米阻燃材料中以石墨烯和碳纳米管性能显著，其良好的阻隔性可以明显地改善材料的阻燃性能，同时弥补材料的力学性能损失。但石墨烯和碳纳米管等纳米材料是黑色的，给阻燃聚合物材料带来颜色上的缺陷，限制了其应用，而水铝英石纳米管是白色或无色的，很好的解决了碳纳米管和石墨烯对阻燃材料的增色问题。

发明内容

本发明提出一种改性水铝英石纳米管及其合成方法和应用，采用改性水铝英石纳米管制备的阻燃性环氧树脂，氧指数(LOI)得到了提高，改善了其力学性能和阻燃性能。

本发明的技术方案是这样实现的：一种改性水铝英石纳米管的合成方法，包括以下步骤：

(1)将0.1-0.4g水铝英石纳米管分散至20-100ml的乙醇溶液中，密封超声分散，得到溶液A；

(2)向溶液A中加入0.5-2ml的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(IL)和10-40ml的去离子水并搅拌0.5-1.5h，在搅拌过程中，滴加硅烷偶联剂KH550(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)0.1-0.2ml，得到溶液B；

(3)将溶液B过滤、洗涤和干燥后，研磨得到改性水铝英石纳米管。

进一步地，步骤(1)中，水铝英石纳米管的制备方法如下：

1)将正硅酸四乙酯(TEOS)加入到AlCl₃溶液中，其中Al和Si的摩尔比为1.5-2.5:1，然后搅拌，得到混合溶液；

2)向混合溶液中滴加NaOH溶液直至pH为4-5.5，然后继续搅拌混合溶液，得到预制溶液；

3)将预制溶液在90-100℃条件下，水浴加热2-5天后，冷却至室温，并滴加氨水至pH为7.5-8.5，最后离心、清洗、冷冻干燥后，得到水铝英石纳米管。

进一步地，步骤1)中，AlCl₃溶液的浓度为5×10^-3mol/L。

进一步地，步骤2)中，NaOH溶液的浓度为1×10^-2mol/L。

进一步地，步骤(1)中，乙醇溶液的体积百分数为98％。

进一步地，步骤(3)中，采用无水乙醇洗涤2-3次。

一种改性水铝英石纳米管，采用所述的制备方法制备。