[发明专利]一种杂化材料阻燃剂、阻燃环氧树脂及二者的制备方法

说明书

本发明提供了一种杂化材料阻燃剂、阻燃环氧树脂及二者的制备方法。所述杂化材料阻燃剂是一种离子液体修饰氧化石墨烯(GO)负载钼基金属‑有机框架材料(Mo‑MOF)的杂化材料阻燃剂，其可应用于EP阻燃。杂化材料阻燃剂是通过下述方法制得：首先通过Hummer’s法制得氧化石墨烯，然后通过水热法在GO的表面上生长Mo‑MOF，最后使用固体研磨法完成离子液体修饰氧化石墨烯负载Mo‑MOF的制备。本发明采用了较为简单的方法将离子液体与Mo‑MOF相结合并获得了良好的阻燃效果，为新型MOF材料的开发提供了新的思路。

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂，具体地说是一种杂化材料阻燃剂、阻燃环氧树脂及二者的制备方法。

背景技术

环氧树脂(Epoxy resin，EP)是一种热固性树脂，具有各种优异的性能，如机械性能、附着力和耐化学性。因此，环氧树脂在电子电器、涂料、胶粘剂等领域有着广泛的应用。然而，环氧树脂的易燃性和燃烧过程中释放的大量烟雾限制了其在建筑、航空航天等领域的应用。因此，提高环氧树脂的防火性能，降低火灾风险具有重要的现实意义。

通过在EP中添加阻燃剂是提高EP阻燃性能的主要途径之一，这些阻燃剂主要包括一些含P、N、Si等元素的化合物，这些阻燃剂均可以赋予EP一定的阻燃性能，降低EP的火灾风险。然而，添加型阻燃剂往往阻燃效率较低，尤其是会一定程度上促进EP燃烧过程中烟雾的产生，另外，这些物质与基体的相容性较差，会在不同程度上恶化材料的力学、加工等性能。因此，开发EP的高效阻燃消烟剂，构建相容性优良的阻燃体系仍然是EP阻燃研究的重点。

发明内容

本发明的目的就是提供一种杂化材料阻燃剂、阻燃环氧树脂及二者的制备方法，以提高环氧树脂的阻燃性能。

本发明是这样实现的：本发明所提供的杂化材料阻燃剂是一种离子液体(IonicLiquid，IL，例如[BMIM]BF4)修饰氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)负载Mo-MOF(钼基金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks))的杂化材料阻燃剂，其通过下述方法制得：首先通过Hummer’s法制得氧化石墨烯，然后通过水热法在GO的表面上生长Mo-MOF，最后使用简便的固相研磨法完成离子液体修饰氧化石墨烯负载Mo-MOF的制备。

本发明中杂化材料阻燃剂的具体制备方法如下：

(a)通过Hummer’s法制得氧化石墨烯(GO)。过程如下：称取1份石墨粉和2.5份硝酸钠于烧杯中，在冰浴条件下缓慢加入浓硫酸并搅拌溶解1h至棕黄色，然后缓慢加入4份高锰酸钾。将溶液温度升至30℃，搅拌2h后，然后加入去离子水。将溶液温度升至92℃，搅拌1h后降至30℃，加入10mL双氧水并在匀速条件下搅拌2h，然后用去离子水和5％的盐酸洗涤数次直到BaCl₂检测无白色沉淀生成。最后使用去离子水离心洗涤至中性，真空干燥24h得到氧化石墨烯，记为GO备用。

(b)在三口烧瓶中制备0.00012g/mL的GO水溶液，超声20分钟至分散均匀，然后将MoO₃和咪唑以质量比为2.168:1的比例加入到上述溶液中，在室温下搅拌十分钟至分散均匀，接着将烧瓶转移至75℃油浴中，以400rpm/min的速度搅拌且冷凝回流过夜。最后收集样品使用去离子水洗涤五遍，在50℃烘箱中干燥12h，记为GM。

(c)使用简便的固相研磨法完成离子液体修饰氧化石墨烯负载Mo-MOF的制备。首先称取质量比为1:0.15的氧化石墨烯负载Mo-MOF和离子液体于玛瑙研钵中同方向研磨二十分钟至细腻均匀，最后在60℃下烘干6个小时，记为GMB备用。

本发明中的离子液体修饰氧化石墨烯负载Mo-MOF的杂化材料阻燃剂可在制备阻燃材料时应用。阻燃材料例如可以是阻燃环氧树脂。