[发明专利]含钴、氮、硅的阻燃抑烟剂及其制备方法

说明书

本发明属于阻燃抑烟剂技术领域，具体涉及一种含钴、氮、硅的阻燃抑烟剂，所述阻燃抑烟剂是由g‑C₃N₄、ZIF‑67、正硅酸乙酯三种材料杂化制备而成。本发明还涉及一种上述阻燃抑烟剂的制备方法，利用g‑C₃N₄表面带有负电荷，将其与二价钴离子相结合，制得含有二价钴离子的g‑C₃N₄；再加入2‑甲基咪唑，利用钴离子与2‑甲基咪唑中氮的配位结合作用，制得ZC杂化材料，通过溶胶凝胶法水解正硅酸乙酯，生成的二氧化硅成功地包覆在ZC表面，制得ZCS三元杂化材料。作为阻燃抑烟剂用于聚合物中时，g‑C₃N₄、ZIF‑67和二氧化硅三者共同作用，阻燃抑烟性能得到有效改善。

技术领域

本发明属于阻燃抑烟剂技术领域，具体涉及一种含钴、氮、硅的阻燃抑烟剂及其制备方法。

背景技术

沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)作为金属有机骨架化合物材料(MOFs)的一种，是由过渡金属离子Zn²⁺、Co²⁺和咪唑或咪唑衍生物配体在有机溶剂中合成的一类新型多孔材料。其具有高比表面积，孔道可调节性好，以及较好的化学和热学稳定性，被广泛地应用与催化、吸附、分离及药物传递等领域。ZIF-67作为ZIFs材料的一个典型代表，其是由六水合硝酸钴和2-甲基咪唑在甲醇溶液中合成，是一种含有过渡金属元素钴和大量氮元素的材料。过渡金属钴的氧化物具有催化成炭的效果，含氮化合物通常可以作为阻燃剂。此外，ZIF-67的路易斯酸(Co²⁺)和碱(咪唑中的N)中心保证了其具有较好的催化活性。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是由C、N两种元素组成，原材料获取简单，通常是由尿素或者三聚氰胺经过高温聚合法制得。g-C₃N₄是一种二维片层结构的材料，表面带有-NH₂、-NH等基团且表面带有负电荷，所以易与一些功能基团反应(如-OH,-COOH)，由于其具有独特的电子结构，较好的化学和热稳定性，高催化活性，被广泛地应用于催化、能源、水解制氢制氧、污染物降解等领域。近年来，g-C₃N₄在阻燃领域的应用也引起了人们的关注，但是单一的将g-C₃N₄作为阻燃剂来阻燃聚合物，其效果并不理想。所以对g-C₃N₄进行改性是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含钴、氮、硅的阻燃抑烟剂，不仅能够有效改善聚合物的阻燃抑烟性能，还能提高聚合物的力学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种含钴、氮、硅的阻燃抑烟剂，所述阻燃抑烟剂是由g-C₃N₄、ZIF-67、正硅酸乙酯三种材料杂化制备而成。

本发明的另一目的在于提供一种上述阻燃抑烟剂的制备方法，原料易得、方法简单、绿色环保。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种上述阻燃抑烟剂的制备方法，包括如下步骤：

a)向g-C₃N₄的甲醇分散液中滴加六水合硝酸钴的甲醇溶液，反应1～3h后，再向混合液中滴加2-甲基咪唑的甲醇溶液，反应3～5h后离心洗涤干燥得中间产物ZC；

b)将ZC均匀分散于乙醇中并调节pH至碱性，滴加正硅酸乙酯的乙醇溶液，反应后10～18h，再离心洗涤干燥处理得所述阻燃抑烟剂ZCS。