[发明专利]一种协效阻燃剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于阻燃聚合物材料技术领域，具体涉及一种协效阻燃剂及其制备方法和应用。本发明协效阻燃剂通过埃洛石纳米管和金属有机框架杂化物均匀分散于基体中，燃烧时能够与HPCP产生协同阻燃效应，为常见的阻燃剂提供复配剂，提升环氧树脂复合材料的阻燃性能。通过加入本发明协效阻燃剂后，可以提升环氧树脂复合材料的耐热性能，适用于要求较高耐热性能的场合，再通过加入了刚性纳米粒子，提升了整体复合材料的力学性能。

技术领域

本发明属于阻燃聚合物材料技术领域，具体涉及一种协效阻燃剂及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂由于其突出的性能而在很多领域受到广泛地应用。然而,环氧树脂极易燃烧,燃烧时释放大量的热和有毒烟气,给人们的生命和财产安全造成极大的威胁,这限制了环氧树脂的应用。因此,如何提高环氧树脂的火灾安全性成为了目前亟需解决的问题。

但是目前应用最为广泛的商用双酚A环氧树脂的极限氧指数(LOI)只有19.8wt％属于易燃材料,这极大限制了其在某些特殊领域的应用。磷系阻燃结构DOPO因其燃烧不释放有害气体、反应活性高、阻燃效率高等优点成为国内外研究的热门。目前DOPO添加型环氧树脂存在阻燃剂与树脂基体分散性差,相容性差等问题，而且DOPO型环氧树脂固化剂,存在反应活性位点少,固化不完全等问题。

有机硅化合物是另一种具有发展前景的阻燃剂。硅氧键的高热稳定性可以提高聚合物在燃烧过程中的抗氧化性。同时，引入含硅化合物也可以增强焦炭的热稳定性，从而增强复合材料的阻燃性。但是，有机硅阻燃剂所含有硅氧键由于其柔性很好往往会导致复合材料的玻璃化温度下降。

纳米添加剂随着纳米技术的发展也已经成为现如今被广泛研究的阻燃剂，如层状纳米蒙脱石、石墨烯、钼硫化物等。纳米阻燃剂相对于传统阻燃剂剂的优点是它们的生态友好性和物理阻隔性。石墨烯的层状结构，它可以作为减缓放热的屏障，阻碍燃烧气体向火焰区的转移，并作为层状无机化合物提供能量反馈。但是纳米阻燃剂昂贵的价格是限制其应用一个重要因素。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种提高环氧复合材料整体物理性能和阻燃性能的协效阻燃剂及其制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种协效阻燃剂，所述阻燃剂通过带有-COOH的埃洛石纳米管和带有-NH₂的金属有机框架反应得到。

本发明还提供了一种协效阻燃剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1、取埃洛石纳米管加入到甲苯中超声分散后，加入三乙胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷均匀搅拌，然后离心、干燥处理；

S2、然后加入到N,N-二甲基甲酰胺中，再加入琥珀酸酐搅拌得表面有-COOH的埃洛石纳米管；

S3、取氯化锆和2-氨基对苯二甲酸溶于N,N-二甲基甲酰胺中搅拌，再加入表面有-COOH的埃洛石纳米管超声分散得悬浊液；

S4、最后将悬浊液进行水热反应，然后经离心、洗涤、干燥处理得协效阻燃复合材料。

本发明以埃洛石纳米管、氯化锆和2-氨基对苯二甲酸作为原料,其中埃洛石纳米管表面有丰富的活性基团，经对其进行有针对性的改性处理，UiO66-NH₂以金属锆(Zr)为金属中心，2-氨基对苯二甲酸(BDC-NH₂)作为有机配体的金属有机框架，最后将带有-COOH的埃洛石纳米管和带有-NH₂金属有机框架UiO66反应得到埃洛石纳米管和金属有机框架杂化物。

在上述的一种协效阻燃剂的制备方法中，步骤S1中加入的甲苯、三乙胺、3-氨丙基三乙氧基硅烷与洛石纳米管的质量比为(15-20):(5-10):(1-5):1。