具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸制造技术

本发明专利技术涉及具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有超疏水性和耐火阻燃功能，主要成份是羟基磷灰石超长纳米线，还包括修饰于所述羟基磷灰石超长纳米线上的脂肪酸盐或全氟化物。本发明专利技术采用脂肪酸盐或全氟化物对所述羟基磷灰石超长纳米线进行表面修饰，由于羟基磷灰石纳米线表面反应活性基团丰富，易于进行表面改性，因此很容易与脂肪酸盐或全氟化物相结合，使得羟基磷灰石超长纳米线耐火纸优异的防水功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料和特种纸领域，具体涉及一种具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸及其制备方法。
技术介绍
纸类产品是现代社会日常工作和生活不可缺少的重要产品，在众多领域具有广泛的应用。然而，由天然植物纤维制备的传统纸产生一系列的环境问题，如过度森林砍伐、环境污染等。由天然植物纤维制备的传统纸具有易燃性，这也是许多世纪以来众多宝贵的纸质文物损毁消失的一个主要原因。另外，由天然植物纤维制备的普通纸也不具备超疏水性能，普通纸遇到水容易受到损毁。相对于有机材料，多数无机材料本身具有耐火阻燃的优良性能。另外，使用人工合成的无机材料作为原料制备耐火纸可以缓解造纸业对森林的消耗和对环境的污染。为了使制备的无机纸具有防水性能，需要对作为造纸原料的无机材料进行表面修饰处理。超疏水表面是指水接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。具有防水功能的材料由于在自清洁、防雾、水的捕获和无损输运、油水分离、微流设备等领域具有良好的应用前景而受到广泛关注。受到荷叶效应的启发，超疏水表面的制备方法通常是基于微纳结构和低表面能物质相结合的原理。例如，肖惠宁等报道了一种混合蜡乳液涂布法制备的超疏水纸(申请号201310697984.9)以及通过氯硅烷水解自聚反应制备的超疏水纸(申请号201310557736.4)。王艳芬等报道了一种氧化锌微纳结构结合硬脂酸修饰的自清洁超疏水纸(申请号201410710141.2)。唐新德等报道了一种覆盖改性纳米二氧化硅涂层的超疏水纸(申请号201210294961.9)。尽管用于制备超疏水表面的方法很多，但是现有的制备方法较为复杂，成本较高。羟基磷灰石是一类重要的磷酸钙类无机生物材料，是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分，具有优异的生物相容性和生物活性。羟基磷灰石及其复合材料主要应用于生物医学领域，包括药物运输、生物成像、肿瘤治疗、骨缺损修复和抗菌等。采用羟基磷灰石纳米材料作为原料制备的新型耐火纸具有良好的生物相容性，环境友好。但是，该耐火纸不具备超疏水功能。
技术实现思路
针对上述问题本专利技术的目的在于提供一种具有超疏水性和耐火阻燃性能、环境友好、生物相容性好的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸。一方面，本专利技术提供了一种具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有超疏水性和耐火阻燃功能，主要成份是羟基磷灰石超长纳米线，还包括修饰于所述羟基磷灰石超长纳米线上的脂肪酸盐或全氟化物。本专利技术采用脂肪酸盐或全氟化物对所述羟基磷灰石超长纳米线进行表面修饰，由于羟基磷灰石纳米线表面反应活性基团丰富，易于进行表面改性，因此很容易与脂肪酸盐或全氟化物相结合，使得羟基磷灰石超长纳米线耐火纸优异的防水功能。此外，具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有良好的柔韧性，在多个领域具有良好的应用前景。较佳地，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸中脂肪酸盐或全氟化物的含量为0.1～20wt.％，优选为1～10wt.％。较佳地，所述脂肪酸盐包括但不局限为油酸钠、油酸钾、亚油酸钠、亚油酸钾、月桂酸钠、月桂酸钾、亚麻酸钠、亚麻酸钾、硬脂酸钠和硬脂酸钾中的至少一种，全氟化物包括但不局限为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷，全氟十四酸中的至少一种。较佳地，所述羟基磷灰石超长纳米线的长度为30～1200微米、直径为5～100纳米，长径比为300～240000。较佳地，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的厚度范围为20～2000μm，优选为100～500μm。较佳地，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的水接触角大于150°，并且还具有优良的耐火阻燃性能。另一方面，本专利技术还提供了一种具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的制备方法，其特征在于，包括：将羟基磷灰石超长纳米线浸入脂肪酸盐水溶液或全氟化物乙醇溶液中浸泡一段时间，得到表面修饰后的羟基磷灰石超长纳米线；将所得的表面修饰后的羟基磷灰石超长纳米线抄造成纸、干燥后，得到所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸。较佳地，抄造方法为真空抽滤法。表面修饰后的羟基磷灰石超长纳米线上覆盖长链的疏水性基团，并且在抽滤过程中自组装形成微纳结构，赋予羟基磷灰石超长纳米线高效的防水功能。所制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有超疏水性能，其水接触角大于150°，并且具有优良的耐火阻燃性能。较佳地，所述脂肪酸盐水溶液或全氟化物乙醇溶液的摩尔浓度为0.001～5mol/L，优选0.01～0.1mol/L。较佳地，所述浸泡的时间为0.01～24小时，优选为0.5～3小时。较佳地，干燥温度范围为50～120℃，干燥时间不限。本专利技术的有益效果在于：本专利技术对羟基磷灰石超长纳米线进行表面修饰，制备具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，具有防水、耐火阻燃、环境友好、生物相容性好等优点；本专利技术的制备方法简单，原料易得，有望实现批量化制备。本专利技术制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有优异的防水功能，表现为：常见的商业饮料在其表面不粘附；用水即可清洗掉表面的尘土；在较高温度环境中保持稳定的防水功能；纸张表面在受到物理性损坏后仍可保持防水功能。本专利技术制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有良好的柔韧性，可用于制备高选择性、高效率的有机污染物吸附剂、耐火阻燃保护层、防水耐火书写用纸张、自清洁装饰墙纸等，在建筑材料、污水处理、文档保护等领域具有良好的应用前景。本专利技术的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸适用于日常应用，对常见液体具有优异的排斥性能，具有自清洁能力；热稳定性好，在较高温环境中可以保持良好的防水功能；机械稳定性较好，具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸在受到物理损坏后仍可以保持良好的防水功能。附图说明图1为水珠落在实施例1制备的未经表面修饰的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸表面(a)和本专利技术实施例2制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸表面(b)的数码照片；图2为实施例1制备的未经表面修饰的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的低倍数(a)和高倍数(b)扫描电子显微图；图3为本专利技术实施例2制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的低倍数(a)和高倍数(b)扫描电子显微图；图4为实施例1-4所制备的用脂肪酸盐修饰不同时间后的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的水接触角；图5为商业饮料从实施例2制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸表面滚落而不湿润，商业饮料包括矿泉水(a)，红茶(b)，橙汁(c)，牛奶(d)，咖啡(e)；图6中(a)和(b)分别对普通植物纤维纸和实施例2制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸进行防水性能测试图、(c)和(d)分别对普通植物纤维纸和实施例2制备的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸进行耐火性能测试图。具体实施方式以下通过下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术利用脂肪酸盐或全氟化物对羟基磷灰石超长纳米线进行表面修饰，得到具有超疏水性和耐火阻燃功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸。主要包括羟基磷灰石超长纳米线、以及修饰于所述羟基磷灰石超长纳米线上的脂肪酸盐或全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，其特征在于，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有超疏水性和耐火阻燃功能，主要成份是羟基磷灰石超长纳米线，还包括修饰于所述羟基磷灰石超长纳米线上的脂肪酸盐或全氟化物。

【技术特征摘要】
1.一种具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，其特征在于，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸具有超疏水性和耐火阻燃功能，主要成份是羟基磷灰石超长纳米线，还包括修饰于所述羟基磷灰石超长纳米线上的脂肪酸盐或全氟化物。2.根据权利要求1所述的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，其特征在于，所述具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸中脂肪酸盐或全氟化物的含量为0.1～20wt.%，优选为1～10wt.%。3.根据权利要求1或2所述的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，其特征在于，所述脂肪酸盐为油酸钠、油酸钾、亚油酸钠、亚油酸钾、月桂酸钠、月桂酸钾、亚麻酸钠、亚麻酸钾、硬脂酸钠和硬脂酸钾中的至少一种；所述全氟化物为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷和全氟十四酸中的至少一种。4.根据权利要求1-3中任一项所述的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，其特征在于，所述羟基磷灰石超长纳米线的长度为30～1200微米、直径为5～100纳米。5.根据权利要求1-4中任一项所述的具有防水功能的羟基磷灰石超长纳米线耐火纸，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱英杰，陈飞飞，熊志超，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31