[發(fā)明專利]阻燃石墨烯-埃洛石復(fù)合氣凝膠材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710987281.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109692632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洪彥;付永強(qiáng);劉洪麗;魏冬青;李海明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J13/00
• 分類號(hào): B01J13/00;C09K21/14
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明提供阻燃石墨烯?埃洛石復(fù)合氣凝膠材料及其制備方法，將埃洛石分散液與六溴環(huán)十二烷的混合溶液聚合后得到埃洛石分散液，再配制濃H₂SO、石墨粉和KMnO₄的分散液，將上述兩種分散液混合后向其中加入引發(fā)劑和雙酚雙(磷酸二苯酯)后繼續(xù)反應(yīng)，得到石墨烯?埃洛石復(fù)合氣凝膠材料。采用具有微孔結(jié)構(gòu)的中空纖維為原料，搭建三維氣凝膠網(wǎng)絡(luò)，利用氣凝膠的介孔結(jié)構(gòu)和纖維的微孔結(jié)構(gòu)，分別負(fù)載六溴環(huán)十二烷與雙酚雙(磷酸二苯酯)，將不同特性阻燃劑結(jié)合，實(shí)現(xiàn)協(xié)同阻燃效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種阻燃石墨烯-埃洛石復(fù)合氣凝膠材料及其制備方法。

背景技術(shù)

埃洛石是天然的粘土礦物中的一種，屬高嶺石的變種，因此也稱為變高嶺石。它是由高嶺石的片層在自然條件下卷曲而成，在自然界中主要的存在形式是納米管狀(馬智，王金葉，高祥，丁彤，秦永寧.埃洛石納米管的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].化學(xué)進(jìn)展，2012，(Z1)：275-283.)。埃洛石礦的分布在全世界各大洲，中國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、新西蘭、美國(guó)、土耳其等國(guó)家都有豐富的儲(chǔ)量。埃洛石礦在我國(guó)主要分布在廣東、湖北、湖南、四川、貴州、云南、山西等省份。

埃洛石是雙層1:1型鋁硅酸鹽材料，具有典型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。埃洛石區(qū)別于高嶺土的本質(zhì)特征在于埃洛石層間存在或者曾經(jīng)存在結(jié)晶水，埃洛石的片層是由外層的硅氧四面體和內(nèi)層的鋁氧八面體規(guī)則排布而成，片層中間是游離的水分子。這些水分子容易脫去，這種脫水過(guò)程是不可逆的。埃洛石的外表面主要是Si-O-Si鍵組成，內(nèi)壁則主要是鋁羥基(牛繼南，強(qiáng)穎懷，王春陽(yáng)，李祥，周一浩，商翔宇，莊全超.埃洛石的命名、結(jié)構(gòu)、形貌和卷曲機(jī)制[J].礦物學(xué)報(bào)，2014，(01)：13-22.)。硅/鋁羥基存在于埃洛石的結(jié)晶邊緣或管的端面上，也有少量的包埋羥基存在于結(jié)晶結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。埃洛石含有三種狀態(tài)的水，主要是吸附水、結(jié)晶水和化學(xué)水。

埃洛石納米管具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)，是一種前景廣闊的天然納米材料。且埃洛石納米管分布廣泛，價(jià)格便宜，無(wú)毒無(wú)害。埃洛石因其獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)及管狀特性，具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜；埃洛石是一種天然黏土礦物，蘊(yùn)藏豐富，分布廣泛且開(kāi)采較易。其次，具有很好的生物相容性；埃洛石納米管自然形成，無(wú)毒無(wú)害，生物相容性較好。另外，活潑羥基蘊(yùn)藏在埃洛石表面和層間，利于埃洛石的改性以及進(jìn)一步應(yīng)用。再加上本身具有較大的長(zhǎng)徑比和比表面積、納米尺度等特點(diǎn)，埃洛石近年來(lái)已得到廣泛關(guān)注和研究。

埃洛石納米管的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。在陶瓷材料、復(fù)合材料、緩釋材料、催化劑載體、模板、吸附應(yīng)用等方面有大量的應(yīng)用。因?yàn)榘Ｂ迨{米管是一種黏土礦，所以可用于陶瓷制作，這屬于埃洛石的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。埃洛石具有纖維增強(qiáng)功能，是制備超薄精細(xì)陶瓷的理想原料。近幾年來(lái)，對(duì)埃洛石/聚合物復(fù)合材料及其性能的研究越來(lái)越受歡迎。埃洛石能夠在多數(shù)聚合物復(fù)合材料中較好分散，能有效提高聚合物的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性以及結(jié)晶性能，與其他傳統(tǒng)填料相比有較大的優(yōu)勢(shì)(伍巍，吳鵬君，何丁，曹賢武，周南橋.埃洛石納米管在高分子納米復(fù)合材料中的應(yīng)用進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2011，(12)：2647-2651+2657.)。埃洛石具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)、環(huán)境友好、價(jià)廉易得等特點(diǎn)，利用其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和吸附特性能夠制備具有新型結(jié)構(gòu)與性能的材料，廣泛應(yīng)用于納米復(fù)合材料領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種阻燃石墨烯-埃洛石復(fù)合氣凝膠材料及其制備方法，采用具有微孔結(jié)構(gòu)的中空纖維為原料，搭建三維氣凝膠網(wǎng)絡(luò)，利用氣凝膠的介孔結(jié)構(gòu)和纖維的微孔結(jié)構(gòu)，分別負(fù)載不同阻燃劑，將不同特性阻燃劑結(jié)合，實(shí)現(xiàn)協(xié)同阻燃效果。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

阻燃石墨烯-埃洛石復(fù)合氣凝膠材料及其制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：