[發(fā)明專利]一種離子液體交聯(lián)碳氣凝膠改性聚甲醛材料及制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110562950.3
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113289591A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳明惠;李麗坤;張蓉;李嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢梓強生態(tài)科技有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44525
• 代理人: 李明香

本發(fā)明公開了一種離子液體交聯(lián)碳氣凝膠改性聚甲醛材料及制備方法，包括碳氣凝膠的制備、碳氣凝膠超細粉體的制備、離子液體交聯(lián)碳氣凝膠復(fù)合材料的制備和改性聚甲醛材料的制備4個步驟，本發(fā)明中引入的離子液體交聯(lián)碳氣凝膠復(fù)合材料，對聚甲醛結(jié)晶具有成核作用，可以促進聚甲醛成核，提高聚甲醛的熱穩(wěn)定性，而且得到的復(fù)合材料可以對聚甲醛產(chǎn)生的甲醛氣體進行吸附，減小甲醛氣體的釋放量，使聚甲醛材料更加安全，并且吸附性和熱穩(wěn)定性均得到改善，此外，離子液體1?N?丁基?3?甲基咪唑六氟磷酸鹽的加入使碳氣凝膠超細粉體功能化，對甲醛氣體具有優(yōu)異的吸附性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子液體交聯(lián)碳氣凝膠改性聚甲醛材料及制備方法。

背景技術(shù)

聚甲醛(POM)是一種熱塑性工程塑料，在較大的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的彈性模量、硬度和剛性等機械性能，在很多領(lǐng)域可以替代鋼鐵、銅、鋅、鋁等金屬材料，我國聚甲醛市場潛力巨大，主要用于汽車、電子電器、機械、精密儀器和建材等領(lǐng)域，這些均是關(guān)系國計民生的戰(zhàn)略性行業(yè)。但聚甲醛由甲醛制備而成，聚甲醛在220℃時會發(fā)生熱降解，特別是在長時間內(nèi)處于高溫時，很容易產(chǎn)生大量甲醛氣體，這種氣體有刺激性，對眼睛和喉嚨造成傷害，過量吸入會引起頭暈和惡心。

碳氣凝膠最早是由美國勞倫斯國家實驗室在1989年制得，研究者以間苯二酚和甲醛為原料，通過溶膠-凝膠法合成并進一步炭化制得具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的碳氣凝膠。作為一種新型氣凝膠，與傳統(tǒng)的二氧化硅氣凝膠相比，碳氣凝膠具有更加顯著的性能，即孔隙率更高、網(wǎng)絡(luò)膠體顆粒直徑更小、比表面積更大和高溫?zé)釋?dǎo)率更低等，這也讓碳氣凝膠擁有更加廣闊的應(yīng)用前景，如作為耐高溫材料、儲氫材料等，同時，它對有機溶劑具有超快、超高的吸附力，是迄今已報道的吸油力最高的材料。

中國專利CN201911007064公開了一種高性能的抗菌免噴涂POM復(fù)合材料及其制備方法，具體由以下重量份的原料組成:POM樹脂40-80份，金屬色粉2-10份，分散劑1-8份，功能化母粒5-15份，所述功能化母粒，由以下重量百分比的組分構(gòu)成:彈性離聚體2-8份、納米態(tài)氣凝膠2-6份、銀離子抗菌劑2-6份。本發(fā)明的有益效果在于：將關(guān)鍵的抗菌劑組分與納米介孔結(jié)構(gòu)的氣凝膠進行了有效的母粒化預(yù)混及吸附，從而在具備良好的免噴涂效果的同時，確保了POM材料具有廣譜抗菌效果，其對三種不同菌種(大腸桿菌、金黃葡萄菌、黑曲霉菌)的長效抗菌率均在99％以上。此外，受益于特殊增韌劑離聚體的使用，所得免噴涂POM復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的剛韌平衡性。但是，并該專利沒有解決聚甲醛在高溫下會產(chǎn)生甲醛氣體，影響人身體健康的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種離子液體交聯(lián)碳氣凝膠改性聚甲醛材料及制備方法，解決了傳統(tǒng)的聚甲醛材料在長時間高溫下容易產(chǎn)生甲醛氣體，影響人身體健康的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種離子液體交聯(lián)碳氣凝膠改性聚甲醛材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟S1：將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉加入到去離子水中，攪拌至完全溶解后放入烘箱內(nèi)進行反應(yīng)，反應(yīng)完成后取出，用無水乙醇進行交換，待交換完畢后放入高壓釜內(nèi)進行乙醇超臨界干燥，然后放入炭化爐內(nèi)炭化制得碳氣凝膠；

步驟S2：將步驟S1所制備的碳氣凝膠進行研磨、過孔徑為0.25mm篩后得到球磨原料，然后將球磨原料和研磨球放入球磨儀筒體中，運轉(zhuǎn)球磨儀，待球磨結(jié)束后過篩得到碳氣凝膠超細粉體；

步驟S3：將1-N-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽添加到無水甲苯中，攪拌混合均勻，得到混合溶液，然后將混合溶液滴加到步驟S2所得的碳氣凝膠超細粉體中，真空干燥至溶劑完全蒸發(fā)，得到離子液體交聯(lián)碳氣凝膠復(fù)合材料；

步驟S4：將聚甲醛和步驟S3所得的離子液體交聯(lián)碳氣凝膠復(fù)合材料放入真空烘箱中分開干燥，隨后置于混煉機中，進行熔融共混，得到離子液體交聯(lián)碳氣凝膠改性聚甲醛材料。