[發(fā)明專利]一種BN/PAP@Cu-MOF基環(huán)氧阻燃材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310295863.5
• 申請(qǐng)日: 2023-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN116376223A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳春林;王賓;肖國清;曹敏;鐘菲;羊正偉;鄒瑞;王明坦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L87/00;C08L79/02;C08K5/529;C08K3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種BN/PAP@Cu?MOF基環(huán)氧阻燃材料的制備方法，其制備方法包括以下步驟：(1)BN/PAP@Cu?MOF有機(jī)?無機(jī)復(fù)合阻燃劑的制備；(2)BN/PAP@Cu?MOF基環(huán)氧阻燃材料的制備；本發(fā)明中結(jié)合ATP的膨脹炭化效應(yīng)、Cu?MOF的催化成炭和BN熱屏蔽的綜合作用，制備出一種具有優(yōu)異阻燃、抑煙性能的BN/PAP@Cu?MOF基環(huán)氧阻燃材料；在樣品燃燒期間，BN/PAP@Cu?MOF/EP表現(xiàn)出最低的PHRR、THR、PSPR和TSP值，分別為580.48kW/msupgt;2/supgt;、59.23MJ/m、20.226msupgt;2/supgt;/s和20.43msupgt;2/supgt;/s，證明了最佳的阻燃和煙霧抑制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)氧水性非膨脹防火材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種BN/PAP@Cu-MOF基環(huán)氧阻燃材料的制備方法。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂(EP)因其優(yōu)異的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和粘附性而廣泛應(yīng)用于建筑、運(yùn)輸和電子設(shè)備；然而，作為一種典型的聚合物，EP是高度易燃的；因此，降低EP的火災(zāi)危險(xiǎn)性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍迫在眉睫；據(jù)報(bào)道，添加無機(jī)納米阻燃劑已被證明具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢；其中，二維層狀納米填料相比于管狀和球形納米填料具有更佳的阻燃效率，這主要是因?yàn)樗鼈兙哂休^大的比表面積和高阻隔性能，可以有效地阻止外部熱量的滲透；氮化硼(BN)，俗稱“白石墨”，是一種類石墨烯納米材料；與石墨烯相比，BN具有更強(qiáng)的抗氧化性、更好的耐腐蝕性和電絕緣性；研究表明，BN作為一種添加劑無鹵納米阻燃劑，可以改變聚合物的熱解行為，提高其熱穩(wěn)定性，抑制火焰?zhèn)鞑ィ瑥亩岣呔酆衔锏淖枞夹裕裕覀兲岢龌诙SBN來提高環(huán)氧樹脂基體的阻燃性能；但是，BN表面缺乏有效的阻燃基團(tuán)，導(dǎo)致用于聚合物材料時(shí)阻燃效果仍有不佳。

聚合物燃燒過程中形成的膨脹炭層可以有效阻擋外部氧氣(O₂)和熱量進(jìn)入基體，同時(shí)限制內(nèi)部可燃?xì)怏w的逸出，達(dá)到抑制聚合物燃燒反應(yīng)的效果；膨脹炭層的形成主要通過在環(huán)氧樹脂基體中加入膨脹體系(同時(shí)包括：炭化劑(碳源)、炭化催化劑(酸源)、膨脹劑(氣源))，但是，這種方法容易因?yàn)樘砑恿窟^大而影響聚合物原始性能；此外，該類添加劑在長期自然環(huán)境中容易發(fā)生溶出、遷移，影響膨脹炭層的有效形成；因此，開發(fā)新型膨脹阻燃劑尤為重要，能夠避免因添加量過多導(dǎo)致的力學(xué)性能下降和組分過多造成的相容性變差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

三磷酸腺苷(ATP)是一種重要的生物基分子，其結(jié)構(gòu)中富含P(18.3％)、N(13.8％)和C(23.7％)阻燃元素，可分別用作酸源、氣源和碳源；能夠使環(huán)氧樹脂在燃燒過程中會(huì)形成膨脹炭層，從而提高EP的阻燃性能；此外，有研究表明，過渡金屬離子對(duì)促進(jìn)聚合物的碳形成具有顯著作用，能夠提高聚合物在燃燒過程中的炭層質(zhì)量，改善阻燃性能；金屬-有機(jī)骨架(MOFs)作為一類由金屬離子或金屬氧化物與有機(jī)連接體配位形成高度規(guī)則的多孔晶體納米材料，具有制備簡單和易于結(jié)構(gòu)調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)；在燃燒過程中，MOFs材料能夠分解產(chǎn)生金屬氧化物、水或氨氣，是一個(gè)很好的催化劑和阻燃劑；更重要的是，MOF材料有序的介孔性質(zhì)，為阻燃材料的開發(fā)提供了在微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)基礎(chǔ)上絕熱性能研究的可能性；因此，本發(fā)明基于ATP膨脹炭化和MOFs催化炭化的雙重作用，利用具有超強(qiáng)黏附功能和優(yōu)異水分散性的聚多巴胺(PDA)與ATP共聚沉積于BN表面，合成BN/PDA/ATP(BN/PAP)雜化物，然后，通過水熱法在BN/PAP原位生長Cu-MOF納米顆粒，最終獲得BN/PAP@Cu-MOF有機(jī)-無機(jī)復(fù)合阻燃劑，將BN/PAP@Cu-MOF添加到水性環(huán)氧樹脂基體中，成功制備具有高性能、多功能的環(huán)氧阻燃材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是。

一種BN/PAP@Cu-MOF基環(huán)氧阻燃材料的制備方法，包括以下步驟。

1、BN/PAP@Cu-MOF有機(jī)-無機(jī)復(fù)合阻燃劑的制備。