[发明专利]一种含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明属于阻燃抑烟领域，具体涉及一种含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂，所述阻燃剂是由锡酸根离子通过共价键作用力被吸附在钴、锌杂化片状交叉ZIF材料表面得到。本发明还涉及一种上述阻燃剂的制备方法，把制备的阻燃剂添加到聚合物中形成复合材料后，在燃烧过程中，所述阻燃剂的片层结构能够起到一定的阻隔作用，且阻燃剂分解后产生的金属氧化物覆盖在聚合物材料的表面，也能起到隔离作用，同时能够催化成炭，进一步提高了阻燃效果；含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF在燃烧过程中还会释放出含氮气体，从而在气相中起到一定的阻燃作用；此外，引入锡酸根离子的阻燃剂在抑烟性能上可以得到极大的改善。

技术领域

本发明属于阻燃抑烟领域，具体涉及一种含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂及其制备方法。

背景技术

有机聚合物材料在人们日常生活中以及国民经济建设中等各个领域都有广泛的应用，给人类的生活和社会的发展都带来了巨大的便利。然而，绝大多数的有机聚合物材料都容易被点燃且快速燃烧，并产生大量的燃烧热量和有毒有害的烟气，这样无疑给人类生活也带来了巨大的威胁，因此提高有机聚合物材料的阻燃和抑烟性能越来越受到研究者的重视。

金属-有机骨架材料(MOFs)作为一种新型的多孔纳米材料，由于其高的比表面积，孔径尺寸的可调性等特点，在气体储存和分离、色谱分离、催化、阻燃等各种领域被广泛关注。其中，沸石咪唑骨架材料(ZIF)作为MOFs的一种，与大多数其它种类的MOFs相比，具有更好的热稳定性和化学稳定性。钴、锌杂化片状交叉ZIF是一种利用Zn²⁺、Co²⁺和2-甲基咪唑按照一定的配比合成的具有微孔结构的沸石咪唑酯骨架材料，这种钴、锌杂化片状交叉ZIF兼具钴、锌两种阻燃元素同时含有氮元素，其片层结构可以在燃烧过程中起到阻隔作用，分解后的产物具有催化成碳作用。

锡酸盐作为一种无机阻燃剂，对环境友好，引入锡酸根离子的阻燃剂添加少量可起到一定的阻燃抑烟效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效提高聚合物材料的阻燃抑烟性能和力学性能的含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂，所述阻燃剂是由锡酸根离子通过共价键作用力被吸附在钴、锌杂化片状交叉ZIF材料表面得到。

本发明的另一目的在于提供一种上述含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂的制备方法，原料易得、制备方法简单、成本低、绿色环保，所得阻燃剂集凝聚相阻燃和气相阻燃为一体，能显著提高聚合物的阻燃、抑烟和力学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种上述含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：

a)将可溶性锌盐、可溶性钴盐以及2-甲基咪唑分别配制成水溶液；

b)将上述三种水溶液按照可溶性锌盐、可溶性钴盐、2-甲基咪唑三者摩尔比1:1:16的比例混合并搅拌24h，然后离心、去离子水洗涤，在80℃下真空干燥12h，制备钴、锌杂化片状交叉ZIF；

c)取上述步骤b)制备出的产物加入到锡酸盐的水溶液中，通过共沉淀的方法处理，所得沉淀即为含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF。

采用上述方案，把含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF阻燃剂添加到聚合物中形成复合材料后，在燃烧过程中，所述阻燃剂的片层结构能够起到一定的阻隔作用，且阻燃剂分解后产生的金属氧化物覆盖在聚合物材料的表面，也能起到隔离作用，同时能够催化成炭，进一步提高了阻燃效果；含锡酸根离子的钴、锌杂化片状交叉ZIF在燃烧过程中还会释放出含氮气体，从而在气相中起到一定的阻燃作用；此外，引入锡酸根离子的阻燃剂在抑烟性能上可以得到极大的改善。因此，该阻燃剂的加入可以极大地提高聚合物材料的阻燃和抑烟性能。