[发明专利]一种MXene基无溶剂纳米流体及制备方法

说明书

本发明公开了一种MXene基无溶剂纳米流体及制备方法，包括如下步骤：（一）组成成分：MXene纳米颗粒5‑8%、柔性有机分子链90‑95%、偶联剂3‑5%；（二）制备方法：S1、使用氟化锂与盐酸作为刻蚀剂，将原材料MAX相在上述刻蚀剂中磁力搅拌后，离心，水洗至pH=7后，冷冻干燥得到MXene纳米片粉末；S2、将柔性有机分子链溶于甲醇溶液，然后加入等摩尔量的偶联剂。通过采用本发明设计的制备方法获得的MXene基无溶剂纳米流体兼具MXene纳米片自身优异的物理化学性能与流体的流动性，其可作为纳米填料提高阻燃材料阻燃性能，改善增强聚合物基复合材料的力学性能，提高涂料的阻隔性能等，且本发明的制备方法简单易行，成本低廉，值得推广。

技术领域

本发明涉及高分子化合物技术领域，具体为一种MXene基无溶剂纳米流体及制备方法。

背景技术

MXene是材料科学中的一类二维无机化合物，这些材料由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成，通过选择性蚀刻掉MAX相中的A元素制备出来。其化学通式是Mn+1XnTx，n＝1，2，3，其中M为早期过渡金属元素，X为碳或氮元素，T为表面链接的-OH、-O等活性官能团。因其具有独特的二维层状结构、较大的比表面积、优异的力学性能、易表面功能化等特征，可作为纳米填料广泛应用于聚合物基复合材料的填料、涂料的保护层、阻燃材料等领域由于MXene材料表面有羟基或末端氧，它们有着过渡金属碳化物的金属导电性；

无溶剂纳米流体，一般在室温或低温（200℃）下，就可以流动，从而提高了纳米粒子的可操作性，同时，纳米粒子在空间分布上保证了纳米粒子固有的物理、化学性能，无溶剂纳米流体能够解决纳米粒子团聚的问题，充分发挥纳米粒子的特殊效应，可以实现许多新的功能化性能（例如电学、磁学、光学和生物特性等），从而具有广泛的应用前景；

而目前还没有一种MXene基无溶剂纳米流体，所以本发明推出一种MXene基无溶剂纳米流体及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MXene基无溶剂纳米流体及制备方法，用于解决上述背景提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种MXene基无溶剂纳米流体及制备方法，包括如下步骤：

（一）组成成分：

MXene纳米颗粒 5-8%

柔性有机分子链 90-95%

偶联剂 3-5%；

（二）制备方法：

S1、使用氟化锂与盐酸作为刻蚀剂，将原材料MAX相在上述刻蚀剂中磁力搅拌后，离心，水洗至pH=7后，冷冻干燥得到MXene纳米片粉末；

S2、将柔性有机分子链溶于甲醇溶液，然后加入等摩尔量的偶联剂，磁力搅拌20-24h得到有机硅烷-低聚物的甲醇溶液产物；

S3、将上述步骤得到的MXene纳米片粉末加入机硅烷-低聚物的甲醇溶液产物中进行混合搅拌，经透析后进行干燥处理，即得所需产物。

优选的，所述柔性有机分子链为柔顺聚醚类高分子层。

优选的，所述偶联剂为与MXene接枝的硅烷偶联剂。

优选的，所述S1中氟化锂与盐酸的摩尔量比为（1：1.5）-（1：2）；所述原材料MAX相为Ti₃Al₂C。

优选的，所述S2中有柔性有机分子链与甲醇溶液的质量比为1：（8-10）。

优选的，所述S3中搅拌时间控制在10-12h，且温度控制在40-45℃。

优选的，所述S3中通过透析袋进行透析，且在真空环境下，以70-80℃的温度进行烘干。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：