一种m-SiO2@EDTMPA复合材料以及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于材料加工领域，公开一种m

【技术实现步骤摘要】
一种m
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SiO2@EDTMPA复合材料以及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料加工领域，具体涉及一种m
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SiO2@EDTMPA复合材料以及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）有较强的螯合性，能与铁离子、铜、铝、锌、钙、镁等离子形成稳定的络合物；它在温度200℃时仍有良好的阻垢效果，常用于工业循环冷却水、锅炉用水、电厂循环水的阻垢缓蚀剂，还可用作无氰电镀的络合剂；该产品生产简单、产量高，但用途单一，需要扩展其用途。
[0003]乙二胺四亚甲基膦酸含有阻燃功能的磷、氮元素，但是由于其酸性较强，无法直接用作阻燃剂使用。另外，乙二胺四亚甲基膦酸常为微米级固体颗粒，如果用于聚合物中，由于大的尺度会对聚合物力学性能产生明显的不利影响。

技术实现思路

[0004]为克服乙二胺四亚甲基膦酸因酸性较强而不能直接作为阻燃剂使用的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种m
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SiO2@EDTMPA复合材料以及制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种m
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SiO2@EDTMPA复合材料，所述复合材料为80~100nm的球形颗粒，由介孔二氧化硅m
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SiO2以及装载在其介孔孔道中的乙二胺四亚甲基膦酸EDTMPA组成。
[0006]制备方法：按质量比（0.5~3）∶1将乙二胺四亚甲基膦酸和介孔二氧化硅混合后，加热至乙二胺四亚甲基膦酸熔融，然后保持3~15min，冷却后即可获得m
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SiO2@EDTMPA复合材料；介孔二氧化硅的直径为80~100nm，介孔孔径为3~12nm。
[0007]所述m
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SiO2@EDTMPA复合材料作为阻燃剂应用在聚合物中。
[0008]较好地，每100质量份聚合物添加3~7质量份阻燃剂。
[0009]较好地，所述聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、尼龙、环氧树脂或不饱和树脂。
[0010]有益效果：本专利技术将熔融后的乙二胺四亚甲基膦酸装入到纳米尺度的介孔二氧化硅中，在15min内就能将乙二胺四亚甲基膦酸纳米化和复合化；乙二胺四亚甲基膦酸装入到纳米尺度的介孔二氧化硅中后，可以避免乙二胺亚甲基膦酸对聚合物的不利影响，乙二胺四亚甲基膦酸快速复合化后，复合材料中含有磷、氮、硅阻燃元素，因此在聚合物中显示出良好的阻燃性能。
附图说明
[0011]图1：原料m
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SiO2(a)、EDTMPA(b)与实施例1
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4所得产物SiP1(c)、SiP2(d)、SiP3(e)、SiP4(f)的扫描电子显微镜图。
[0012]图2：原料m
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SiO
2 (a)与实施例1
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4所得产物SiP1(b)、SiP2(c)、SiP3(d)、SiP4(e)的透射电子显微镜及实施例2所得产物SiP2(c)的能量散射X射线谱图。
[0013]图3：实施例1
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4所得产物与对比样品的氧指数测试数据图。
[0014]图4：实施例2得产物与对比样品在锥形量热测试获得的热释放率曲线图。
[0015]图5：在EP中分别添加实施例2得产物、对比样品以及纯EP的抗拉强度
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应变曲线图。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细、清楚地描述，但本专利技术的保护范围并不局限于此。
[0017]下面实施例以及对比样品中的介孔二氧化硅由河南河大纳米材料工程研究中心有限公司提供，其直径为 80~100nm，介孔孔径为3~12nm。
[0018]实施例1称取乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）0.5 g、介孔二氧化硅（m
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SiO2）1 g，混合均匀后加热到EDTMPA熔融，保持3min，冷却后即可获得纳米复合阻燃剂m
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SiO2@EDTMPA，标记为SiP1。
[0019]实施例2称取乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）1 g、介孔二氧化硅（m
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SiO2）1 g，混合均匀后加热到EDTMPA熔融，保持5min，冷却后即可获得纳米复合阻燃剂m
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SiO2@EDTMPA，标记为SiP2。
[0020]实施例3称取乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）2 g、介孔二氧化硅（m
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SiO2）1 g，混合均匀后加热到EDTMPA熔融，保持15min，冷却后即可获得纳米复合阻燃剂m
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SiO2@EDTMPA，标记为SiP3。
[0021]实施例4称取乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）3 g、介孔二氧化硅（m
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SiO2）1 g，混合均匀后加热到EDTMPA熔融，保持15min，冷却后即可获得纳米复合阻燃剂m
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SiO2@EDTMPA，标记为SiP4。
[0022]图1是原料m
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SiO2(a)、EDTMPA(b)与实施例1
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4所得产物SiP1(c)、SiP2(d)、SiP3(e)、SiP4(f)的扫描电子显微镜图。从图上可以看出：乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）在实验条件下与介孔二氧化硅（m
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SiO2）相互作用，由微米尺度变成了80~100nm的纳米球形颗粒。
[0023]图2是原料m
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SiO
2 (a)与实施例1
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4所得产物SiP1(b)、SiP2(c)、SiP3(d)、SiP4(e)的透射电子显微镜及实施例2所得产物SiP2(c)的能量散射X射线谱图。透射电子显微镜结果与图1扫描电子显微镜结果一致，乙二胺四亚甲基膦酸在实验条件下与介孔二氧化硅相互作用，由微米尺度变成了80~100nm的纳米球形颗粒。对应的X射线图谱表明：乙二胺四亚甲基膦酸与介孔二氧化硅复合的比较均匀。
[0024]阻燃性能为了研究获得的纳米复合材料的阻燃性能，按照表1配方制备环氧树脂（EP）复合材料，进行氧指数测试；按照表2配方制备EP复合材料，进行锥形量热测试。表中，样品EP/3Si/P使用的阻燃剂为m
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SiO
2 和 EDTMPA的简单混合物（没有加热形成复合物），其中m
‑
SiO
2 1.5份，EDTMPA 1.5份；固化剂为间苯二胺，固化条件：先温度80℃固化2h，然后150℃固化
3h。
[0025]测试方法：（1）极限氧指数LOI测试：参照 GB/T 2406
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1993，将所得样板制样（自撑材料，型式IV，样品尺寸100 mm
×ꢀ
6.5mm
ꢀ×ꢀ
3 mm）用于测试极限氧指数LOI。
[0026]（2）锥形量热测试：依据标准ISO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种m
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SiO2@EDTMPA复合材料，其特征在于：所述复合材料为80~100nm的球形颗粒，由介孔二氧化硅m
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SiO2以及装载在其介孔孔道中的乙二胺四亚甲基膦酸EDTMPA组成。2.如权利要求1所述的m
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SiO2@EDTMPA复合材料的制备方法，其特征在于：按质量比（0.5~3）∶1将乙二胺四亚甲基膦酸和介孔二氧化硅混合后，加热至乙二胺四亚甲基膦酸熔融，然后保持3~15min，冷却后即可获得m
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S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志伟，邱晓庆，李小红，张治军，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：