[发明专利]一种凹凸棒石/水滑石复合阻燃材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无卤阻燃材料及其制备技术领域，特别是一种凹凸棒石/水滑石复合阻燃材料及其制备方法。 

背景技术

高分子材料被广泛地应用于各种领域，但其遇火时易燃烧及熔滴，因此必须通过加入阻燃剂以改善其易燃性。长期以来，卤系阻燃剂一直是重要的阻燃剂品种之一，然而由于其燃烧时释放有毒烟雾，造成二次危害，已有被逐渐限制甚至取消，开发一种新型环保的无卤阻燃剂是阻燃剂发展的一个重要趋势。氢氧化铝和氢氧化镁具有阻燃、消烟、填充三大功能，并因其化学惰性、无毒、无二次污染被誉为绿色阻燃剂。但是高分子材料要达到一定的阻燃效果，所需氢氧化镁或氢氧化铝的添加量较大，不仅会使复合材料的加工成型性变差，而且会导致基体材料的力学性能大幅下降。凹凸棒石是一种层链状富镁、铝硅酸盐粘土矿物，其晶体结构呈棒状，长500～5000nm，直径为20～40nm，属于天然一维纳米材料。凹凸棒石独特的一维结构，可以赋予高分子材料良好的增强、补强性能。另外，凹凸棒石中含有大量结晶水、羟基结构水和沸石分子水，在高温下可以产生水蒸汽、吸收热量，因此，凹凸棒石具有一定的阻燃性能。为提高阻燃效果，凹凸棒石一般与其它阻燃剂进行复合。中国专利CN1654529A、CN 1654599A、CN 1737045A、CN 1737083A、CN1927928A、CN101139457A和CN101284919A提出多种坡缕石复合阻燃剂，其制备方法是将天然坡缕石粉碎至100～5000目，再与氢氧化镁、三聚氰胺、多聚磷酸胺、季戊四醇等进行机械混合而成。这些方法有有两点不足：其一，机械混合一般存在分散不均问题，不能完全发挥阻燃剂间的协同作用；其二，由于只是将天然坡缕石粉碎至100～5000目，仅属于凹凸棒石的粗粉碎、粗加工，并没有将凹凸棒石聚集体分散成凹凸棒石纳米单晶。粗加工所得的凹凸棒石粒径较大，加入到高分子材料中，不但不会对基体材料起到良好补强作用，还会降低材料的力学性能。中国专利CN101298509A提供了一种纳米级坡缕石增强的阻燃环氧树脂复合材料，但在实施例中将改性的坡缕石在球磨机中球磨96小时，这无疑会严重破坏凹凸棒石的独特的一维结构结构，进而影响去在高分子材料中的力学性能。发明人在中国专利CN100999669A提出一种以纳米凹土为核体，进行Mg、Al、Sb等表面包覆形成一种复合无机阻燃剂的制备方法，该方法制备的纳米凹土基无机阻燃剂具有良好的阻燃性，但抑烟效果有待进一步提高。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决现有的阻燃材料抑烟效果不理想的技术问题，本发明提供一种凹凸棒石/水滑石复合阻燃材料及其制备方法，该复合阻燃材料具有阻燃和抑烟功能。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种凹凸棒石/水滑石复合阻燃材料，其中水滑石与凹凸棒石的质量比为0.4～2.5∶1。 

前述的凹凸棒石/水滑石复合阻燃材料的具体制备方法包括如下步骤： 

1、向可溶性镁盐和可溶性铝盐中加入去离子水配制成总摩尔浓度为0.3～2mol·L^-1的混合溶液A，其中镁离子与铝离子的摩尔比(Mg²⁺∶Al³⁺)为2～4∶1； 

2、将摩尔浓度为0.5～3mol·L^-1氨水和碳酸氢铵混合配制混合溶液B，其中氨水与碳酸氢铵的摩尔比(NH₃·H₂O∶NH₄HCO₃)为2～5∶1； 

3、把质量百分含量为5～20％的凹凸棒石水分散浆液升温至70～100℃，加入结晶控制剂，一边搅拌，一边向质量百分含量为5～20％的凹凸棒石浆体中并流加入混合溶液A和混合溶液B，过程维持体系的温度为70～100℃，体系的pH值为10.0～11.5，混合溶液A加完后，停止滴加混合溶液B，继续搅拌并保温反应2～24小时，通入二氧化碳气体至体系的pH值为8.0～9.0，得到凹凸棒石/水滑石复合材料浆液； 

4、过滤，洗涤，干燥，粉碎，得到凹凸棒石/水滑石复合阻燃材料粉体。 

步骤1中所述的可溶性镁盐为氯化镁、硫酸镁和硝酸镁中的一种。 

步骤1中所述的可溶性铝盐为氯化铝、硫酸铝和硝酸铝中的一种。