[发明专利]一种凹凸棒石/三氧化二锑杂化材料及其制备方法和在生产阻燃高分子复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种凹凸棒石/三氧化二锑杂化材料。该杂化材料是通过在凹凸棒石载体上原位生长三氧化二锑得到。与现有凹凸棒石、Sb₂O₃单独或者二者的物理复配相比，本发明原位生长的杂化材料能够有效地提高高分子材料的各种性能，使得高分子材料具有更高的阻燃性和力学性，并使高分子材料在燃烧过程中具有更低的烟密度和毒性，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料助剂，具体一种凹凸棒石/三氧化二锑杂化材料及其制备方法和在生产阻燃高分子复合材料中的应用。

背景技术

近年来，随着科技的发展，高分子材料已经广泛用于汽车行业、化工行业、建筑行业以及日常生活用品等多个行业，在国民经济发展中起着越来越重要的作用。随着高分子材料的普遍使用，高分子材料易燃性的危害引起了人们的重视。高分子材料燃烧时会生成大量的浓烟及有毒气体，会严重危害公众的生命财产安全和生态环境安全，基于此高分子材料阻燃技术的研究成为十分迫切的任务。利用阻燃剂对高分子材料进行处理是提高高分子材料阻燃性能的重要途径。

凹凸棒石（ATP），又称坡缕石，是一种层链状的含水富镁硅酸盐黏土，在矿物学上属于海泡石族。ATP具有特殊的纤维结构、晶体结构，优异的流变、吸附、稳定、增强、耐热阻燃等性能而被广泛应用于石油、化工、冶金、环保、造纸、食品、医药、饲料、肥料纺织、建材、地址勘探、原子能工业等领域，素有“千土之王，万用之土”等美誉。此外，ATP在我国储量丰富，江苏盱眙一带目前已探明的储量近3亿吨，占中国储量的70%，占世界总储量的一半左右。理论上，ATP的化学式为Mg₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)﹒4H₂O，其结构由W.F.Bradley在1940年首次提出。以硅氧四面体作为基本单元，四面体内的自由O原子填充到顶角部分，隔一定距离以上下交错的形式形成层链，层链通过O原子连接起来，形成硅酸盐矿物。凹凸棒晶粒结构一般情况下呈棒状或纤维状。层内贯穿孔道，表面凹凸相间补满沟槽；具有较大的比表面积。土质细腻，有油脂感，质轻性脆，具有较强的吸水性、黏结性和可塑性。典型的ATP晶体长度约为几百纳米，单根棒晶直径约10~25 nm。其具有良好的耐热性，ATP内部的多孔结构能使得气体可以封闭在无数微小非连通空间里，因而ATP的对流传热效率极低，ATP的传热主要包括热传导和热辐射，而ATP以及气体的热导系数很小，特别是气体的热导系数更小，因此ATP具有良好的耐热性能，具有极佳的保温效果，可以用作保温材料。

三氧化二锑（Sb₂O₃）作为一种高效的阻燃增效剂，在塑料、涂料、粘合剂合纺织品涂料等方面有重要的应用价值，它也是一种重要的无机添加型阻燃剂，也常被作为一种协效剂添加在含卤的阻燃聚合物或者聚合物基材料中。Sb₂O₃在单独使用时用量较大，阻燃效果一般（除阻燃物含卤），但是当与它卤素阻燃剂复配使用，即可以极大提高卤素阻燃剂的阻燃效率，从而减少了卤素阻燃剂的添加量。Sb₂O₃的利用领域广泛，但是其价格相对较贵。为了降低成本，提高其应用量，且不减弱其使用效果，或者提高其阻燃性能，需要对Sb₂O₃进行深入研究。

现有技术通常直接将凹凸棒石粉末和三氧化二锑粉末添加在高分子材料中，未见有关于将原位生长在凹凸棒石上的三氧化二锑应用于高分子材料的报道。

发明内容

基于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种凹凸棒石/三氧化二锑杂化材料，该杂化材料对于高分子材料的阻燃性能和机械性能的提升效果优于常规物理混合的凹凸棒石/三氧化二锑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种凹凸棒石/三氧化二锑杂化材料，所述的杂化材料是通过在凹凸棒石载体上原位生长三氧化二锑得到。

优选地，所述凹凸棒石与三氧化二锑的质量比为1:10~10:1。