[发明专利]一种表面改性阻燃增强双功能纳米羟基锡酸锌阻燃剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种表面改性/阻燃增强双功能纳米羟基锡酸锌阻燃剂的制备方法。

背景技术

羟基锡酸锌是一种无毒、阻燃效率高并且具有抑烟功能的重要无机阻燃剂。但是，其同其它无机阻燃剂一样，存在与高分子基体材料相容性差，损害材料的机械、电学性能等缺陷。一般的表面改性处理可以提高其与高分子基体材料的相容性，但不具有阻燃增强作用。本申请采用有机磷阻燃剂（即DOPO）作为纳米羟基锡酸锌的表面改性剂，由于有机磷阻燃剂同时具有阻燃功能，因此，可以起到表面改性和阻燃双增强的功能。

发明内容

本发明目的在于提供一种表面改性/阻燃增强双功能纳米羟基锡酸锌阻燃剂的制备方法，该制备方法采用的有机磷阻燃剂DOPO不仅对纳米羟基锡酸锌具有表面改性作用，而且具有阻燃增强作用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种表面改性/阻燃增强双功能纳米羟基锡酸锌阻燃剂的制备方法，其包括以下步骤：

1）将DOPO、硅烷偶联剂与苯混合获得体系一，然后在氮气氛围下回流搅拌至DOPO溶解完全、缓慢加入偶氮二异丁腈苯混合溶液，继续反应24±5h，过滤，蒸除多余的苯，得到无色液体，即为DOPO衍生物表面改性剂；

2）将氧化石墨烯加入到水中，在室温至80℃条件下超声10－120min，得到氧化石墨烯分散液；

3）向步骤2）所得氧化石墨烯分散液中加入锌盐和锡酸盐获得体系二，于5－80℃反应2－6h，反应结束后过滤、洗涤，得到纳米羟基锡酸锌/氧化石墨烯反应滤饼；

4）将步骤3）所得纳米羟基锡酸锌/氧化石墨烯反应滤饼加入到乙醇中，超声分散10－60min，然后升温至50－80℃，加入步骤1）所得DOPO衍生物表面改性剂，并调节pH值至8－9后反应1－6h，反应产物经水洗、干燥后即得。

具体的，步骤1）中，DOPO在体系一中的浓度优选为100－200g/L，硅烷偶联剂在体系一中的浓度优选为50－150g/L，偶氮二异丁腈在体系一中的浓度优选为0.5－1g/L。

步骤1）中所述的硅烷偶联剂优选为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。

步骤2）中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯浓度优选为0.05－0.2g/L。

步骤3）中的锌盐优选为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌和醋酸锌中的任意一种或两种以上的混合物，锌盐在体系二中的浓度为0.005－0.05mol/L。

步骤3）中的锡酸盐优选为锡酸钠和锡酸钾中的一种或其混合物，锡酸盐在体系二中的浓度为0.005－0.05mol/L。

步骤4）中DOPO衍生物表面改性剂与纳米羟基锡酸锌/氧化石墨烯反应滤饼的质量比优选为1：5－20。

和现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明采用有机磷阻燃剂DOPO（9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）作为纳米羟基锡酸锌的表面改性剂，由于有机磷阻燃剂同时具有阻燃功能，因此，可以起到对纳米羟基锡酸锌表面改性和阻燃增强双功能的效果。

附图说明

图1为本发明实施例1所得产品的透射电镜图；

图2为本发明实施例1所得产品的扫描电镜图；

图3为本发明实施例1所得产品的X射线粉末衍射图；

图4为本发明实施例1所得产品（b）与未改性纳米羟基锡酸锌（a）接触角图；

图5为本发明实施例1所得产品与聚氯乙烯（PVC）形成纳米复合材料的总热释放量与时间关系曲线。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1

一种表面改性/阻燃增强双功能纳米羟基锡酸锌阻燃剂的制备方法，其包括以下步骤：

①称取15gDOPO、7.5g乙烯基三甲氧基硅烷加入到100ml苯中，在氮气氛围下回流搅拌至DOPO溶解完全，然后缓慢加入50ml浓度为1.5mg/mL的偶氮二异丁腈苯混合溶液，继续反应24h。将得到的产物过滤除去不溶物，再旋转蒸发除去多余的苯，得到无色液体，即为DOPO衍生物表面改性剂，待用；

②称取6mg氧化石墨烯加入到120ml水中，在80℃条件下超声10min，得到氧化石墨烯分散液；