[发明专利]一种用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明涉及一种用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料的制备方法及其产品和应用，属于阻燃复合材料的制备技术领域。本发明制备方法中采用白色产物(DP)(DP燃烧时生成的含磷化合物自由基(PO·和HPO·)可以与活性自由基(H·和HO·)反应，终止燃烧时的自由基链式反应)、ZIF‑67(ZIF‑67热解过程中产生不燃气体，可稀释可燃气体和氧气浓度，抑制燃烧过程中碳质微区的尺寸增长，促进致密炭层的形成和稳定性，有助于抑制燃烧MOFs基复合材料时的烟雾释放，并且残炭中含有的CoO能够催化氧化CO为CO₂，减少CO的释放)和聚对苯二甲酸乙二醇酯熔融混合反应，ZIF‑67与DP存在协同作用，使MOFs基复合材料的阻燃性能增强，最终提高涤纶阻燃效率。

技术领域

本发明属于阻燃复合材料的制备技术领域，涉及一种用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二酯(PET)俗称涤纶，是世界上产量最大且性能优异的合成纤维，被广泛应用于服装、家居、建筑等领域。但是涤纶极易燃烧，极限氧指数仅为19％～22％，在火源作用下易发生熔融收缩形成大量熔滴，造成二次燃烧甚至次生灾害，存在严重安全隐患。因此，对涤纶进行阻燃研究以提高其安全性，具有重要的现实意义。

金属有机框架(MOFs)作为一类有前途的先进多孔材料，在储气、气体分离、化学传感器、催化等领域受到广泛关注。科学家们已经设计和合成了多种颗粒形式和优异性能的MOFs，通过共混方法将MOFs颗粒整合到聚合物基体中，已被证明是制备MOFs-聚合物复合材料的有效方法，MOFs的优势如下：(1)与聚合物基体具有更好的更好相容性，与聚合物链具有强相互作用，且均无需任何有机修饰改性；(2)MOFs结构中的有机配体不仅有助于提高相容性，还可以提供阻燃元素或基团，包括含氮基团和芳香结构，而且其热解产生的过渡金属氧化物对促进炭的形成和抑制烟雾释放具有积极的催化作用；(3)MOFs的高比表面积有利于在纳米填料和聚合物基体之间形成强的界面相互作用。因此，MOFs是提高聚合物材料防火安全性的潜在阻燃剂，在阻燃领域已成为传统纳米粒子的有吸引力的替代品。

环保新型含磷阻燃剂衍生物(DOPO-PEEA)由于其高效和多功能的阻燃特点，即低烟低毒、阻燃效果优异，而受到研究者和工业界的广泛关注。因此，可以选取甲基咪唑钴盐骨架结构材料(ZIF-67，Z)和磷系阻燃剂(DOPO-PEEA，DP)形成复配型阻燃剂(ZDP)，采用熔融共混法制备阻燃ZDP-PET复合物，来提高涤纶阻燃效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料的制备方法；本发明的目的之二在于提供一种用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料；本发明的目的之三在于提供一种用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料在制备涤纶阻燃材料方面的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide，DOPO)的二氯甲烷溶液加入到季戊四醇磷酸酯(1-oxo-4-hydroxymethyl-2,6,7-trioxa-l-phosphabicyclo[2.2.2]octane，PEPA))和三乙胺的二氯甲烷混合溶液中，搅拌使其混合均匀，除去溶剂后在搅拌下加入乙醇溶解，过滤后洗涤、干燥即可得到白色产物(DP)；

(2)将六水合硝酸钴的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液混合，在室温下磁力搅拌使其混合均匀，离心后反复洗涤，在80～100℃真空烘箱中干燥10～12h即可得到ZIF-67；

(3)将步骤(1)中的白色产物、步骤(2)中的ZIF-67和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔融混合，混合均匀复配得到产物即为用于涤纶阻燃的MOFs基复合材料(ZDP-PET)。