一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及改性及锦纶聚合技术领域，为解决层状双金属氢氧化物（LDHs）在聚酰胺6熔体中相容性较差的问题，并且增强锦纶6纤维的力学性能与抗熔滴性能，本发明专利技术提出了一种改性Mg‑Al‑LDHs及其制备方法：通过金属硝酸盐前驱体及碱共同研磨，晶化，Mg‑Al‑LDHs插层改性步骤，制备方法比传统的共沉淀法更便捷，改性后的Mg‑Al‑LDHs在聚酰胺6熔体中分散性较好，以其和磷系阻燃剂为添加剂制备的阻燃锦纶6纤维具有较好的阻燃及抗熔滴性能，其拉伸强度也有一定的提升。

Preparation and application of a modified layered double metal hydroxide

The present invention relates to a modified polyamide and polymerization technology, in order to solve the problem of layered double hydroxides (LDHs) poor compatibility problems in polyamide 6 melt, and enhance the mechanical properties of nylon 6 fibers and anti dripping performance, the invention proposes a modified Mg Al LDHs and its preparation method the metal nitrate precursor and alkali common grinding, crystallization, Mg Al LDHs intercalation modification step, preparation method than the traditional coprecipitation method is more convenient, the modified Mg Al LDHs in polyamide 6 melt with good dispersion, and its flame retardant additive system the preparation of flame retardant nylon 6 fiber has good flame retardant and anti dripping properties, the tensile strength will definitely improve.

【技术实现步骤摘要】
一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法与应用
本专利技术涉及改性及锦纶聚合
，具体地说，是一种新型锦纶6用改性层状双金属氢氧化物的制备方法。
技术介绍
锦纶的应用领域非常广泛。在服用方面，锦纶长丝被制成弹力丝，短丝则制成棉及腈纶混纺。锦纶最初主要应用于制作丝袜和泳装，后迅速扩展到蕾丝内衣、束身衣、婚纱礼服、运动内衣、运动服、休闲服装、速干衣、冲锋衣、羽绒服、户外帐篷、登山包等。在地毯的生产上也有应用。但锦纶纤维的强度相对较低，且极限氧指数只有22%左右，燃烧时特别容易产生熔滴现象，因此需要对其进行一定的改性。层状双金属氢氧化物（LDHs）是水滑石和类水滑石化合物的统称，其特有的层状结构是这一类化合物的一大特征，一般由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键相互结合。LDHs主体层板的化学组成可调变，层间阴离子可通过离子交换进行调变，其结构与组成十分的灵活多变。LDHs的片状结构有一定的阻隔特性，高温时发生分解生成水和二氧化钛，带走热量稀释氧气，与阻燃剂联用可以达到较好的阻燃与抗熔滴效果。如申请号为200810060538.6在尼龙6中添加LDHs与溴系阻燃剂，这一复合材料发烟量小，阻燃性能优异，其力学性能也得到了改善。但传统的共沉淀法制备的LDHs粒径尺寸较大，工艺相对复杂，并且作为一种无机材料与聚酰胺6熔体的相容性较差，这就对LDHs的制备与改性提出了更高的要求。
技术实现思路
为解决目前LDHs存在着在聚酰胺6熔体中分散不均，片层较大，导致聚合与纺丝过程中易出现各种问题，本专利技术提出了一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法，相对于传统的共沉淀法更为简便，改性后的LDHs具有颗粒小、分散性好等优点。同时也提出了改性后的LDHs在锦纶6中的应用。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法为以下步骤：（1）Mg-Al-LDHs的固相研磨将Mg(NO3)2·6H2O，Al(NO3)3·9H2O晶体研磨5-30min成细粉状，再加入Na2CO3，NaOH继续研磨15-30min，得到Mg-Al-LDHs产物，呈泥浆状；作为优选，Mg(NO3)2·6H2O，Al(NO3)3·9H2O，Na2CO3，NaOH纯度均>97%；作为优选，Mg(NO3)2·6H2O与Al(NO3)3·9H2O的摩尔比为2-6:1，Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O之和与Na2CO3的摩尔比为1-4:1，Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O之和与NaOH的摩尔比为0.1-2:1。作为优选，采用陶瓷研钵进行研磨。（2）Mg-Al-LDHs的后处理将研磨后的泥浆状产物转移入密封晶化釜进行晶化，晶化结束后采用去离子水洗涤抽滤，将粉体烘干；作为优选，晶化时间为12-72h，晶化温度为100-150℃。作为优选，晶化釜选用带聚四氟乙烯内衬的不锈钢晶化釜。作为优选，采用真空烘箱干燥，干燥温度50-100℃。（3）Mg-Al-LDHs的改性处理将步骤（2）制得的粉体分散于去离子水中搅拌分散均匀，再加入己二酸水溶液继续搅拌，改性结束后采用去离子水洗涤抽滤，烘干后得到改性后的Mg-Al-LDHs粉体。作为优选，己二酸纯度>97%。作为优选，粉体在其水分散液中的质量含量为1-20%，己二酸在其水溶液中的质量含量为1-40%，己二酸与粉体的质量比为0.5-3:1。作为优选，改性温度为20-80℃，改性时间为0.5-8h。作为优选，粉体水分散液可进行超声，有利于粉体的分散与插层剥离。作为优选，采用真空烘箱干燥，干燥温度50-100℃。固相研磨法与传统共沉淀法制备的Mg-Al-LDHs相比，片层直径有明显的减小。且改性后的Mg-Al-LDHs经己二酸插层处理后可提高其在聚酰胺6熔体中的分散性。所述的一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法得到的改性层状双金属氢氧化物在锦纶6聚合中的应用。锦纶6聚合按常规聚合工艺进行，Mg-Al-LDHs粉体随己内酰胺单体或助剂、阻燃剂一同加入。优选加入磷系阻燃剂制备的锦纶6具有良好的阻燃、抗熔滴性能，并且其力学性能、结晶速率与结晶度也得到了提升。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）制备方法简便；（2）与传统共沉淀法制备的Mg-Al-LDHs相比，片层直径有明显的减小；（3）改性后的Mg-Al-LDHs提高了其在聚酰胺6熔体中的分散性，与磷系阻燃剂协同作用可提升锦纶6的阻燃、抗熔滴性能，同时也提升了锦纶6的力学性能、结晶速率与结晶度。具体实施方法下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，应当指出，本专利技术的实施并不局限于下面的实施例，对本专利技术所做的任何形式的变通和/或改变，都将落入本专利技术的保护范围内。在本专利技术中，若非特指，所有的比例均为摩尔比、百分比均为重量单位，所有的原料、设备等均可从市场购得或本行业常用的，所用到的原料纯度均>97%。实施例1将Mg(NO3)2·6H2O0.02mol，Al(NO3)3·9H2O0.01mol研磨5min成细粉状，随后加入Na2CO30.02mol，NaOH0.015mol继续研磨15min成泥浆状，转移入晶化釜100℃晶化72h，抽滤洗涤后真空烘箱60℃干燥。取干燥后的粉体5g，分散于200ml去离子水中，搅拌30min后超声10min，将5g己二酸加入50ml去离子水中，稍加热溶解，并将其加入粉体分散液中，40℃搅拌2h，抽滤洗涤后真空烘箱60℃干燥，可得最终改性后的Mg-Al-LDHs粉体1。实施例2将Mg(NO3)2·6H2O0.08mol，Al(NO3)3·9H2O0.02mol研磨30min成细粉状，随后加入Na2CO30.05mol，NaOH0.1mol继续研磨25min成泥浆状，转移入晶化釜120℃晶化48h，抽滤洗涤后真空烘箱70℃干燥。取干燥后的粉体20g，分散于400ml去离子水中，搅拌30min后超声20min，将30g己二酸加入200ml去离子水中，稍加热溶解，并将其加入粉体分散液中，50℃搅拌4h，抽滤洗涤后真空烘箱70℃干燥，可得最终改性后的Mg-Al-LDHs粉体2。实施例3将Mg(NO3)2·6H2O0.06mol，Al(NO3)3·9H2O0.01mol研磨10min成细粉状，随后加入Na2CO30.04mol，NaOH0.14mol继续研磨20min成泥浆状，转移入晶化釜140℃晶化15h，抽滤洗涤后真空烘箱80℃干燥。取干燥后的粉体15g，分散于150ml去离子水中，搅拌30min后超声20min，将40g己二酸加入200ml去离子水中，稍加热溶解，并将其加入粉体分散液中，70℃搅拌3h，抽滤洗涤后真空烘箱80℃干燥，可得最终改性后的Mg-Al-LDHs粉体3。应用例1-3将实施例1-3制备的改性后的Mg-Al-LDHs粉体4份与磷系阻燃剂8份，随100份己内酰胺及其他催化剂与助剂共同加入聚合装置，按常规锦纶6聚合工艺制备得到阻燃锦纶6切片，并经纺丝后得到阻燃锦纶6纤维。该纤维具有较好的阻燃及抗熔滴性能，其拉伸强度也有一定的提升。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为以下步骤：（1）Mg‑Al‑LDHs的固相研磨将Mg(NO3)2·6H2O，Al(NO3)3·9H2O晶体研磨5‑30 min，再加入Na2CO3，NaOH继续研磨15‑30 min，得到Mg‑Al‑LDHs产物；（2）Mg‑Al‑LDHs的后处理将研磨后的产物转移入密封晶化釜进行晶化，晶化结束后采用去离子水洗涤抽滤，将粉体烘干；（3）Mg‑Al‑LDHs的改性处理将步骤（2）制得的粉体分散于去离子水中搅拌分散，再加入己二酸水溶液继续搅拌，改性结束后采用去离子水洗涤抽滤，烘干后得到改性后的Mg‑Al‑LDHs粉体。

【技术特征摘要】
1.一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为以下步骤：（1）Mg-Al-LDHs的固相研磨将Mg(NO3)2·6H2O，Al(NO3)3·9H2O晶体研磨5-30min，再加入Na2CO3，NaOH继续研磨15-30min，得到Mg-Al-LDHs产物；（2）Mg-Al-LDHs的后处理将研磨后的产物转移入密封晶化釜进行晶化，晶化结束后采用去离子水洗涤抽滤，将粉体烘干；（3）Mg-Al-LDHs的改性处理将步骤（2）制得的粉体分散于去离子水中搅拌分散，再加入己二酸水溶液继续搅拌，改性结束后采用去离子水洗涤抽滤，烘干后得到改性后的Mg-Al-LDHs粉体。2.根据权利要求1所述的一种改性层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，Mg(NO3)2·6H2O与Al(NO3)3·9H2O的摩尔比为2-6：1，Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O之和与Na2CO3的摩尔比为1-4：1，Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O之和与NaOH的摩尔比为0.1-2：1。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜玮辰，汪绪兰，
申请(专利权)人：浙江恒逸锦纶有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33