[發明專利]一種改性水鋁英石納米管及其合成方法和應用

有效

• 申請號: 202110912328.0
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113549247B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 高明;孫彩云;郭國政
• 申請（專利權）人: 華北科技學院(中國煤礦安全技術培訓中心）
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K9/06;C08K7/26;C08L63/00
• 代理公司: 鄭州旭揚知識產權代理事務所(普通合伙) 41185
• 代理人: 高超

本發明提出了一種改性水鋁英石納米管及其合成方法和應用，所述合成方法包括以下步驟：將0.1?0.4g水鋁英石納米管分散至20?100ml的乙醇溶液中，密封超聲分散，得到溶液A；向溶液A中加入0.5?2ml的1?丁基?3?甲基咪唑六氟磷酸鹽和10?40ml的去離子水并攪拌0.5?1.5h，在攪拌時，滴加硅烷偶聯劑0.1?0.2ml，得到溶液B；將溶液B過濾、洗滌和干燥后，研磨得到改性水鋁英石納米管。本發明采用改性水鋁英石納米管制備的阻燃性環氧樹脂，氧指數(LOI)得到了提高，改善了其力學性能和阻燃性能。

技術領域

本發明涉及阻燃性環氧樹脂技術領域，特別是指一種改性水鋁英石納米管及其合成方法和應用。

背景技術

環氧樹脂(EP)屬于熱固性樹脂之一，他的耐化學腐蝕性好、成本低、機械性能優異，材料韌性還不錯等優點，在各大領域有著廣泛的應用。然而，傳統環氧樹脂阻燃性不好，限制了環氧樹脂在各方面的應用空間。因此，人們研究出，可以在環氧樹脂中添加阻燃劑來作為添加劑用來改善其阻燃性能上的缺陷，但是傳統的阻燃劑要求很高的負載率，這會很大的降低了材料的力學性能和熱穩定性。那么，如何在機械性能幾乎不下降的情況下，提高環氧樹脂的熱穩定性和阻燃性能，還可以減少燃燒生成煙生成率就成為了我們值得研究的問題。

納米阻燃技術利用納米粒子較大的比表面積和高的表面活性，在含量較低的情況下就能與傳統阻燃劑產生阻燃協同效應使復合材料的阻燃性能大幅度提高，并能改善基材的力學性能。納米阻燃材料中以石墨烯和碳納米管性能顯著，其良好的阻隔性可以明顯地改善材料的阻燃性能，同時彌補材料的力學性能損失。但石墨烯和碳納米管等納米材料是黑色的，給阻燃聚合物材料帶來顏色上的缺陷，限制了其應用，而水鋁英石納米管是白色或無色的，很好的解決了碳納米管和石墨烯對阻燃材料的增色問題。

發明內容

本發明提出一種改性水鋁英石納米管及其合成方法和應用，采用改性水鋁英石納米管制備的阻燃性環氧樹脂，氧指數(LOI)得到了提高，改善了其力學性能和阻燃性能。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種改性水鋁英石納米管的合成方法，包括以下步驟：

(1)將0.1-0.4g水鋁英石納米管分散至20-100ml的乙醇溶液中，密封超聲分散，得到溶液A；

(2)向溶液A中加入0.5-2ml的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(IL)和10-40ml的去離子水并攪拌0.5-1.5h，在攪拌過程中，滴加硅烷偶聯劑KH550(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)0.1-0.2ml，得到溶液B；

(3)將溶液B過濾、洗滌和干燥后，研磨得到改性水鋁英石納米管。

進一步地，步驟(1)中，水鋁英石納米管的制備方法如下：

1)將正硅酸四乙酯(TEOS)加入到AlCl₃溶液中，其中Al和Si的摩爾比為1.5-2.5:1，然后攪拌，得到混合溶液；

2)向混合溶液中滴加NaOH溶液直至pH為4-5.5，然后繼續攪拌混合溶液，得到預制溶液；

3)將預制溶液在90-100℃條件下，水浴加熱2-5天后，冷卻至室溫，并滴加氨水至pH為7.5-8.5，最后離心、清洗、冷凍干燥后，得到水鋁英石納米管。

進一步地，步驟1)中，AlCl₃溶液的濃度為5×10^-3mol/L。

進一步地，步驟2)中，NaOH溶液的濃度為1×10^-2mol/L。

進一步地，步驟(1)中，乙醇溶液的體積百分數為98％。

進一步地，步驟(3)中，采用無水乙醇洗滌2-3次。

一種改性水鋁英石納米管，采用所述的制備方法制備。