【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃剂，具体涉及一种含氮/磷/硫/镍钴水滑石改性碳化钛阻燃剂及其制备方法。
技术介绍
1、一般认为，分散良好的二维纳米片在聚合物基体中燃烧时可产生“迷宫效应”，在延长基体中的气流路径的同时形成致密的残炭，从而有效地阻止聚合物材料的更进一步的燃烧。mxenes作为一种典型的二维纳米材料，具有高比表面积、优异的结构稳定性和热稳定性的特点，所以在高温下能够构建出紧密且具有保护作用的物理屏障。经过高温处理后，mxenes粒子倾向于形成更高的结晶度并且仍然保持层状形态，具有极佳的结构稳定性。其也被认为是除石墨烯以外其他二维材料中理想的增强型填料。此外，mxenes在聚合物基体中燃烧所产生的过渡金属化合物被认为具有良好的催化作用，能够有效地阻碍烟雾释放和有利于形成炭层。更进一步说，mxenes得益于表面丰富的末端基团，这使得它更易于改性，并且能与聚合物基体很好的结合，从而制备出高性能复合材料。与其他二维材料相比，mxenes在结构和化学成分的多变性方面具有独特的优势，并且它的性能可以为了满足许多特殊应用的需求而“量身定做”。因此，作为诸多阻燃剂种类中的新成员，mxenes在过去的几年里引起了许多研究者的关注。近年来，作为最受欢迎的mxenes种类之一的ti3c2tx被用于阻燃各种聚合物材料。
2、ti3c2tx具有优异的热稳定性、良好的结构稳定性、绝佳的催化活性和可调整的化学特性，因此被开发为高效的阻燃剂。碳化钛(ti3c2tx)中的过渡金属化合物拥有良好的催化效应，这可以有效地抑制烟雾的释放以及有利于炭层的形成。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供了一种含氮/磷/硫/镍钴水滑石改性碳化钛阻燃剂及其制备方法，通过含氮/磷/硫/镍钴水滑石改性ti3c2tx制备有机无机杂化阻燃剂ti3c2tx/nico ldhs-ls@pamel-mn，其中镍钴水滑石进行无机改性，氮/磷/硫进行有机改性，不仅明显提升阻燃性能，还能改善疏水性能及其与eva基体之间的相容性，在尽可能降低阻燃剂的加入对eva基体机械性能恶化的同时提升eva复合材料的阻燃和抑烟性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种含氮/磷/硫/镍钴水滑石改性碳化钛阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将ti3c2tx粉末超声分散于无水甲醇中，超声条件下继续加入co(no3)3·6h2o，得到悬浮液a；然后加入含有二-甲基咪唑(2-mim)、pvp和无水甲醇的混合液b，剧烈搅拌后经固液分离得到ti3c2tx/zif-67；将ti3c2tx/zif-67和ni(no3)3·6h2o加入至无水乙醇中并进行超声溶解，得到悬浮液c；悬浮液c进行水热反应后固液分离得到ti3c2tx/nico ldhs；
5、(2)将ti3c2tx/nico ldhs超声分散于去离子水中，得到悬浮液d；将木质素磺酸钠(ls)超声分散于去离子水中，得到分散液e；将分散液e滴入至悬浮液d中，充分混匀后固液分离得到ti3c2tx/nico ldhs-ls；
6、(3)将ti3c2tx/nico ldhs-ls超声分散于去离子水中，得到悬浮液f；向悬浮液f中加入含有三聚氰胺(mel)和去离子水的分散液g并继续搅拌，得到悬浮液h；将植酸(pa)分散于去离子水中并控制其ph为5-6，得到分散液i；将分散液i滴入至悬浮液h中，充分混匀后固液分离得到ti3c2tx/nico ldhs-ls@pamel；
7、(4)将ti3c2tx/nico ldhs-ls@pamel超声分散于去离子水中，得到悬浮液j；向悬浮液j中滴加含有乙酸锰和去离子水的分散液k，充分混匀后固液分离得到ti3c2tx/nicoldhs-ls@pamel-mn。
8、本领域技术人员知晓，ti3c2tx作为一种典型的二维纳米材料，能够在高温下能够形成紧密的炭层且ti3c2tx中的过渡金属化合物拥有良好的催化效应，这可以有效地抑制烟雾的释放以及有利于炭层的形成。但是ti3c2tx依然存在者一些缺陷，比如作为单独的阻燃剂其阻燃性能有限，而且ti3c2tx表面的羟基等官能团使其容易发生团聚现象，除此之外，ti3c2tx的亲水性导致其与eva基体之间的相容性非常差。
9、鉴于此，本专利技术通过含有过渡金属的镍钴水滑石进行无机改性，在ti3c2tx的表面和层间插入镍钴水滑石，ni、co以及ti等过渡金属增强催化炭化效应(加速含硫、含氮或含磷的化合物与聚合物基体之间的炭化反应)，有利于在凝聚相中形成更连续、更紧密的阻隔炭层，显著提高炭层的数量和质量，从而增强传热和传质的阻隔效果；氮/磷/硫进行有机改性，其中以木质素磺酸钠作为硫源，其固有的芳香结构、磺酰基、酚羟基和羧基，ls可在阻燃系统中起到酸源和碳源的作用，并且加速形成更稳定的炭层和降低燃烧速率；以植酸作为磷源，其含有六个磷酸基团，含磷量高达28％，且其对过渡金属也具有螯合作用；以三聚氰胺作为氮源，生成难燃气体来稀释空气和可燃分子的浓度，从而达到气相阻燃的效果；进一步地，氮/磷/硫协同改性还能显著改善阻燃剂的疏水性能(ti3c2tx和nico ldhs表面因含有较丰富的像-oh这样的亲水基团，所以其wca值分别为32.6和21.7，而ti3c2tx/nico ldhs-ls@pamel-mn的wca值为42.7)，从而有利于改善阻燃剂与eva基体之间的相容性。总之，本专利技术通过镍钴水滑石的无机改性和氮/磷/硫协效体系的有机改性，构筑了有机无机杂化阻燃剂ti3c2tx/nico ldhs-ls@pamel-mn，不仅明显提升阻燃性能，还能改善疏水性能及其与eva基体之间的相容性，在尽可能降低阻燃剂的加入对eva基体机械性能恶化的同时提升eva复合材料的阻燃和抑烟性能。
10、优选的，步骤(1)中，悬浮液a中ti3c2tx、co(no3)3·6h2o与无水甲醇的质量体积比为0.05-0.2g：1-1.5g：20ml；混合液b中2-mim、pvp与无水甲醇的质量体积比为2-3g：1-2g：20ml。
11、优选的，步骤(1)中，悬浮液c中ti3c2tx/zif-67、ni(no3)3·6h2o与无水乙醇的质量体积比为0.1-0.2g：0.5-1g：100ml；水热反应的温度为70-100℃，时间为2-8h。
12、优选的，步骤(2)中，悬浮液d中ti3c2tx/nico ldhs的浓度为0.0025-0.0075g/ml，分散液e中ls的浓度为0.001-0.003g/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含氮/磷/硫/镍钴水滑石改性碳化钛阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，悬浮液A中Ti3C2Tx、Co(NO3)3·6H2O与无水甲醇的质量体积比为0.05-0.2g：1-1.5g：20ml；混合液B中二-甲基咪唑、PVP与无水甲醇的质量体积比为2-3g：1-2g：20ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，悬浮液C中Ti3C2Tx/ZIF-67、Ni(NO3)3·6H2O与无水乙醇的质量体积比为0.1-0.2g：0.5-1g：100ml；水热反应的温度为70-100℃，时间为2-8h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，悬浮液D中Ti3C2Tx/NiCoLDHs的浓度为0.0025-0.0075g/ml，分散液E中木质素磺酸钠的浓度为0.001-0.003g/ml；Ti3C2Tx/NiCo LDHs与木质素磺酸钠的质量比为1-3：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，悬浮液F
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，悬浮液J中Ti3C2Tx/NiCoLDHs-LS@PAMEL的浓度为0.003-0.0075g/ml，分散液K中乙酸锰的浓度为0.006-0.015g/ml，Ti3C2Tx/NiCo LDHs-LS@PAMEL和乙酸锰的质量比0.6-1.5：1。
7.权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的含氮/磷/硫/镍钴水滑石改性碳化钛阻燃剂。
...【技术特征摘要】
1.一种含氮/磷/硫/镍钴水滑石改性碳化钛阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，悬浮液a中ti3c2tx、co(no3)3·6h2o与无水甲醇的质量体积比为0.05-0.2g：1-1.5g：20ml；混合液b中二-甲基咪唑、pvp与无水甲醇的质量体积比为2-3g：1-2g：20ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，悬浮液c中ti3c2tx/zif-67、ni(no3)3·6h2o与无水乙醇的质量体积比为0.1-0.2g：0.5-1g：100ml；水热反应的温度为70-100℃，时间为2-8h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，悬浮液d中ti3c2tx/nicoldhs的浓度为0.0025-0.0075g/ml，分散液e中木质素磺酸钠的浓度为0.001-0.003g/ml；ti3c2tx/ni...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁驰捷，徐圣，王磊，罗芊，李围都，彭诗文，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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