[發(fā)明專利]具有介孔和微孔的網(wǎng)狀碳納米管-蒙脫土復合氣凝膠材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810006069.3
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN109988339A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李洪彥;付永強;劉洪麗;魏冬青;李海明
• 申請（專利權(quán)）人: 天津城建大學
• 主分類號: C08K13/06
• 分類號: C08K13/06;C08K9/12;C08K5/06;C08K7/24;C08K3/34;C08K7/00;C08K3/32;C08L23/08
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明提供具有介孔和微孔的網(wǎng)狀碳納米管?蒙脫土復合氣凝膠材料及其制備方法，分別配制碳納米管載十溴二苯醚的濕凝膠與蒙脫土濕凝膠后，將二者與聚磷酸銨溶液混合后，制得具有介孔和微孔的網(wǎng)狀碳納米管?蒙脫土復合氣凝膠材料。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)，分別負載十溴二苯醚與聚磷酸銨，將不同特性阻燃劑結(jié)合，實現(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，涉及一種具有介孔和微孔的網(wǎng)狀碳納米管-蒙脫土復合氣凝膠材料及其制備方法。

背景技術(shù)

蒙脫土(MMT)是一類由納米厚度(約1nm)的表面帶負電的硅酸鹽片層依靠層間的靜電作用而堆積在一起構(gòu)成的土狀礦物。其晶體結(jié)構(gòu)中的晶胞是由兩層硅氧四面體中間夾一層鋁氧八面體構(gòu)成，屬2:1型層狀硅酸鹽。(謝友利,張猛,周永紅.蒙脫土的有機改性研究進展[J].化工進展,2012,(04):844-851.)其晶體結(jié)構(gòu)中的晶胞是由兩層硅氧四面體中間夾一層鋁氧八面體構(gòu)成，屬2:1型層狀硅酸鹽。這種特殊的晶體結(jié)構(gòu)賦予蒙脫土獨特的性質(zhì)，如表面極性大、陽離子交換能力強、層間表面含水等。

蒙脫土每層的厚度約為1nm,長寬各約100nm,層間距大約為1nm左右。由于蒙脫土鋁氧八面體上部分三價鋁被二價鎂同晶置換,使層內(nèi)表面具有負電荷,過剩的負電荷通過層間吸附的陽離子來補償,它們很容易與無機或有機陽離子進行交換。(周春暉,蔡曄,羅錫平,葛忠華,李小年,劉華彥.蒙脫土負載型固體酸催化劑的烷基化性能與結(jié)構(gòu)研究[J].高校化學工程學報,2003,(01):96-100.)有機陽離子交換后的蒙脫土呈親油性,并且層間的距離增大。有機改性蒙脫土能進一步在與單體或聚合物熔體混合的過程中,剝離為納米尺度的結(jié)構(gòu)片層,均勻分散在聚合物基體中,從而形成納米復合材料。

蒙脫土納米管具有獨特的納米結(jié)構(gòu)，是一種前景廣闊的天然納米材料。且蒙脫土納米管分布廣泛，價格便宜，無毒無害。蒙脫土因其獨特的納米結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點：首先，來源廣泛，價格便宜；蒙脫土是一種天然黏土礦物，蘊藏豐富，分布廣泛且開采較易。其次，具有很好的生物相容性；蒙脫土納米管自然形成，無毒無害，生物相容性較好。另外，活潑羥基蘊藏在蒙脫土表面和層間，利于蒙脫土的改性以及進一步應用。再加上本身具有納米尺度等特點，蒙脫土近年來已得到廣泛關(guān)注和研究。

蒙脫土納米管的應用領(lǐng)域廣泛。在陶瓷材料、復合材料、緩釋材料、催化劑載體、模板、吸附應用等方面有大量的應用。因為蒙脫土納米管是一種黏土礦，所以可用于陶瓷制作，這屬于蒙脫土的傳統(tǒng)應用領(lǐng)域。蒙脫土具有纖維增強功能，是制備超薄精細陶瓷的理想原料。近幾年來，對埃洛石/聚合物復合材料及其性能的研究越來越受歡迎。蒙脫土能夠在多數(shù)聚合物復合材料中較好分散，能有效提高聚合物的力學性能、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(馬建中,陳新江,儲蕓,楊宗邃.蒙脫土納米復合材料的制備及應用研究[J].中國皮革,2002,(21):15-20.)。蒙脫土具有獨特結(jié)構(gòu)、環(huán)境友好、價廉易得等特點，利用其結(jié)構(gòu)特點和吸附特性能夠制備具有新型結(jié)構(gòu)與性能的材料，廣泛應用于納米復合材料領(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，提供了一種具有介孔和微孔的網(wǎng)狀碳納米管-蒙脫土復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)，分別負載不同阻燃劑，將不同特性阻燃劑結(jié)合，實現(xiàn)協(xié)同阻燃效果。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

具有介孔和微孔的網(wǎng)狀碳納米管-蒙脫土復合氣凝膠材料及其制備方法，按照下述步驟進行：

步驟1，取0.6-12重量份十二烷基硫酸鈉(SDS)、0.01-18重量份十溴二苯醚加入100重量份水中，超聲振蕩均勻后，向其中加入0.8-12重量份的碳納米管，超聲分散均勻后，抽真空后保持真空，隨后恢復到常壓，重復抽真空步驟三次，得到步驟1的濕凝膠；