CN107163289B - 层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法 - Google Patents

层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107163289B
CN107163289B CN201710470714.2A CN201710470714A CN107163289B CN 107163289 B CN107163289 B CN 107163289B CN 201710470714 A CN201710470714 A CN 201710470714A CN 107163289 B CN107163289 B CN 107163289B
Authority
CN
China
Prior art keywords
molybdate
flame
ldh
smoke suppressant
retardant smoke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710470714.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107163289A (zh
Inventor
徐文总
张丙亮
徐宝羚
李爱娇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Jianzhu University
Original Assignee
Anhui Jianzhu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Jianzhu University filed Critical Anhui Jianzhu University
Priority to CN201710470714.2A priority Critical patent/CN107163289B/zh
Publication of CN107163289A publication Critical patent/CN107163289A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107163289B publication Critical patent/CN107163289B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明属于阻燃抑烟剂技术领域，具体涉及一种层状双氢氧化物‑钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法；其是先在石墨烯表面负载LDH、再在LDH层间插层钼酸根离子得到；本发明提供的阻燃抑烟剂不仅能够改善聚合物的阻燃和抑烟性能，还能提高聚合物的物理机械性能。

Description

层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其 制备方法
技术领域
本发明属于阻燃抑烟剂技术领域，具体涉及一种层状双氢氧化物- 钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法。
背景技术
石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状平面结构，由于其具有较大的表面积和优异的电学、光学、力学以及热学性质，近年来受到了众多领域研究者的广泛关注和研究。中国期刊《塑料工业》的2016年第44卷第2期中的《石墨烯/聚合物复合材料研究进展》一文中指出在一些聚合物中添加石墨烯可以提高其阻燃性能。实际上，石墨烯复合聚合物材料阻燃性能的提升主要是由于大比表面积的石墨烯片层在聚合物燃烧过程中起到的物理阻隔作用，它能抑制聚合物燃烧过程中气相和凝聚相之间的能量和物质的传递，从而保护下面的基体防止进一步的燃烧。但是，由于石墨烯片层之间存在较强的范德华力，因此石墨烯容易发生团聚，导致其在聚合物中分散性变差，阻燃效率降低，需要较大的添加量才能起到较好的阻燃效果，而添加量的增大又往往会导致聚合物物理机械性能的下降，从而限制了石墨烯在聚合物阻燃中的应用。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂，该阻燃抑烟剂不仅能够改善聚合物的阻燃和抑烟性能，还能提高聚合物的物理机械性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种层状双氢氧化物 -钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂，其是先在石墨烯表面负载LDH、再在LDH层间插层钼酸根离子得到。
本发明的另外一个目的是提供一种如上所述的层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将二价金属盐和三价金属盐分散溶解到去离子水中，得均匀的盐溶液；
(2)将石墨烯分散到碱性溶液中，加入盐溶液，用沉淀剂调节溶液pH至8-11，在40-80℃条件下搅拌反应12-36h，然后加入还原剂，反应后得到混合物，将混合物通过离心洗涤处理，即得RGO-LDH；
(3)将RGO-LDH分散到去离子水中，加入钼酸盐溶液，调节溶液pH至4-5，然后通过离子交换法处理，即得钼酸根离子插层改性的 RGO-LDH。
上述技术方案产生的有益效果在于：本发明采用层状双氢氧化物和钼酸根离子同时改性石墨烯，制备得到的钼酸根离子插层改性的 RGO-LDH在应用时能够均匀地分散在聚合物基体中，没有明显的团聚现象，且该阻燃抑烟剂可以有效地提高聚合物的阻燃抑烟性能，不仅如此，经试验验证，本发明公开的阻燃抑烟剂应用于聚合物材料中还可以提高聚合物材料的力学机械性能。
具体实施方式
以下通过3个实施例对本发明公开的技术方案做进一步的说明：
实施例1：阻燃抑烟剂的制备与应用
一、阻燃抑烟剂的制备
(1)称取7.5g的Al(NO3)3·9H2O和25.6g的Mg(NO3)2·6H2O，分散溶解于150ml去离子水中，得均匀的盐溶液；
(2)称取0.64g石墨烯分散到150ml碱性溶液(NaOH浓度为0.20M， Na2CO3浓度为0.05M)中，超声30分钟，得到均匀分散的石墨烯分散液；
将步骤(1)中制得的盐溶液滴加到上述石墨烯分散液中，滴加的同时快速搅拌；(时间，速率)
用0.2M的NaOH溶液调节混合液的pH值至8，混合液在40℃的条件下搅拌反应36h，然后加入0.75ml N2H2·H2O，升温至100℃，恒温反应3h，产物依次采用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥，即得RGO-LDH；
(3)称取12g的(NH4)6Mo7O24·4H2O溶解于100ml去离子水中，得到七钼酸铵水溶液；
称取10gRGO-LDH分散到500ml去离子水中，超声5分钟，加入七钼酸铵水溶液，调节溶液pH至4，在60℃条件下搅拌反应3h，依次采用去离子水和无水乙醇洗涤3次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥，得RGO-LDH/Mo。
二、阻燃抑烟剂的应用
将实施例1制备得到的阻燃抑烟剂按质量百分数为2wt％的添加量投入到聚氨酯弹性体中，然后置于温度为170℃、转速为45r/min的密炼机中混炼6min，出料，送至平板硫化机上制样，得阻燃聚氨酯弹性体试样1。
实施例2：阻燃抑烟剂的制备与应用
一、阻燃抑烟剂的制备
(1)称取37.5g的Al(NO3)3·9H2O和59.4g的Zn(NO3)2·6H2O，分散溶解于500ml去离子水中，得均匀的盐溶液；
(2)称取1.2g石墨烯分散到150ml碱性溶液(NaOH浓度为0.20M， Na2CO3浓度为0.05M)中，超声20分钟，得到均匀分散的石墨烯分散液；
将步骤(1)中制得的盐溶液滴加到上述石墨烯分散液中，滴加的同时快速搅拌；(时间，速率)
用0.5M的NaOH溶液调节混合液的pH值至11，混合液在60℃的条件下搅拌反应24h，然后加入1.5ml N2H2·H2O，升温至110℃，恒温反应2h，产物依次采用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥，即得RGO-LDH；
(3)称取11g的(NH4)6Mo7O24·4H2O溶解于100ml去离子水中，得到七钼酸铵水溶液；
称取10gRGO-LDH分散到500ml去离子水中，超声10分钟，加入七钼酸铵水溶液，调节溶液pH至5，在70℃条件下搅拌反应2h，依次采用去离子水和无水乙醇洗涤3次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥，得RGO-LDH/Mo。
二、阻燃抑烟剂的应用
将实施例2制备得到的阻燃抑烟剂按质量百分数为2wt％投入到聚氨酯弹性体中，然后置于温度为170℃、转速为45r/min的密炼机中混炼 6min，出料，送至平板硫化机上制样，得阻燃聚氨酯弹性体试样2。
实施例3：阻燃抑烟剂的制备与应用
一、阻燃抑烟剂的制备
(1)称取14.0625g的Al(NO3)3·9H2O和54.5625g的 Co(NO3)2·6H2O，分散溶解于150ml去离子水中，得均匀的盐溶液；
(2)称取0.82g石墨烯分散到150ml碱性溶液(NaOH浓度为0.20M， Na2CO3浓度为0.05M)中，超声30分钟，得到均匀分散的石墨烯分散液；
将步骤(1)中制得的盐溶液滴加到上述石墨烯分散液中，滴加的同时快速搅拌；(时间，速率)
用0.4M的NaOH溶液调节混合液的pH值至10，混合液在80℃的条件下搅拌反应12h，然后加入0.75ml N2H2·H2O，升温至120℃，恒温反应1h，产物依次采用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥，即得RGO-LDH；
(3)称取13g的Na2MoO4·2H2O溶解于100ml去离子水中，得到钼酸钠水溶液；
称取10gRGO-LDH分散到500ml去离子水中，超声5分钟，加入钼酸钠水溶液，调节溶液pH至5，在80℃条件下搅拌反应1h，依次采用去离子水和无水乙醇洗涤3次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥，得RGO-LDH/Mo。
二、阻燃抑烟剂的应用
将实施例3制备得到的阻燃抑烟剂按质量百分数为2wt％投入到乙烯-醋酸乙烯共聚物中，然后置于温度为110℃、转速为45r/min的密炼机中混炼10min，出料，送至平板硫化机上制样，得阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物试样3。
性能测试试验：
将上述制得的阻燃试样1-3分别进行阻燃性能、抑烟性能以及物理机械性能的检测，检测标准以及检测结果详见如下表1-3所示。其中，表1和2中记载的最大热释放速率下降百分数及最大烟密度下降百分数是与不加阻燃剂的聚氨酯弹性体/乙烯一醋酸乙烯共聚物相比，下降的百分数。
从表1和2可以明显看出，与不加阻燃剂的聚氨酯弹性体相比，使用本发明公开的阻燃抑烟剂可使试样1、2的最大热释放速率下降60％以上，最大烟密度下降50％以上。与不加阻燃剂的乙烯一醋酸乙烯共聚物相比，本发明公开的阻燃抑烟剂可使试样的最大热释放速率下降 54.9％，最大烟密度下降51.8％。
从表3中数据可以明显看出，与不加阻燃剂的聚氨酯弹性体和乙烯一醋酸乙烯共聚物相比，使用本发明公开的阻燃抑烟剂可使试样1-3的抗张强度和断裂伸长率均得到显著提高。
表1试样的阻燃性能测试
Figure BDA0001327020660000051
表2试样的抑烟性能测试
Figure BDA0001327020660000061
表3试样的力学性能测试
Figure BDA0001327020660000062
以上数据分析表明，使用本发明公开的阻燃抑烟剂在实际应用过程中，可以有效提高聚氨酯弹性体和乙烯-醋酸乙烯共聚物的阻燃、抑烟以及力学性能。

Claims (7)

1.一种层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂，其特征在于，其是先在石墨烯表面负载LDH、再在LDH层间插层钼酸根离子得到；
所述阻燃抑烟剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将二价金属盐和三价金属盐分散溶解到去离子水中，得盐溶液；
(2)将石墨烯分散到碱性溶液中，加入盐溶液，用沉淀剂调节溶液pH至8-11，在40-80℃条件下搅拌反应12-36h，然后加入还原剂，得混合物，将混合物通过共沉淀法处理，即得RGO-LDH；
(3)将RGO-LDH分散到去离子水中，加入钼酸盐溶液，调节溶液pH至4-5，然后通过离子交换法处理，即得钼酸根离子插层改性的RGO-LDH；
所述步骤(2)中的共沉淀法处理的步骤为：在100-120℃条件下反应1-3h，依次采用去离子水和无水乙醇洗涤2-3次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥；
所述步骤(3)中的离子交换法处理的步骤为：在60-80℃条件下搅拌反应1-3h，依次采用去离子水和无水乙醇洗涤3次，每次洗涤后的产物均进行离心处理，冷冻干燥。
2.如权利要求1所述的层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂，其特征在于，所述LDH选自MgAl-LDH、ZnAl-LDH、CoAl-LDH中的一种，所述钼酸根离子为Mo7O24 6-或MoO4 2-。
3.如权利要求1所述的层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的去离子水中总金属离子浓度为0.6-1.5M，去离子水中的二价金属离子MⅡ和三价金属盐MⅢ的摩尔比为2-5:1。
4.如权利要求1所述的层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中碱性溶液为NaOH和Na2CO3的混合液，混合液中NaOH的浓度为0.20M，Na2CO3的浓度为0.05M。
5.如权利要求1所述的层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中石墨烯的添加量为4-8g/L，石墨烯分散液与盐溶液的体积比为0.3-1:1。
6.如权利要求1所述的层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的沉淀剂为氢氧化钠，还原剂为水合肼，水合肼的添加量为0.2-0.25vt％。
7.如权利要求1所述的层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中钼酸盐为四水合钼酸铵水溶液或二水合钼酸钠水溶液；所述RGO-LDH中的三价金属离子MⅢ/Mo的摩尔比为1:4-6。
CN201710470714.2A 2017-06-20 2017-06-20 层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法 Active CN107163289B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710470714.2A CN107163289B (zh) 2017-06-20 2017-06-20 层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710470714.2A CN107163289B (zh) 2017-06-20 2017-06-20 层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107163289A CN107163289A (zh) 2017-09-15
CN107163289B true CN107163289B (zh) 2020-04-07

Family

ID=59820364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710470714.2A Active CN107163289B (zh) 2017-06-20 2017-06-20 层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107163289B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107987316A (zh) * 2017-11-22 2018-05-04 宁国市飞扬新材料科技有限公司 一种阻燃抑烟剂、其制备方法及由其制备的pvc阻燃抑烟材料
CN109880254B (zh) * 2019-02-19 2021-04-20 山东盛瑞科华新材料有限公司 无卤阻燃剂、其制备方法及包含该无卤阻燃剂的电缆桥架
CN110669246B (zh) * 2019-09-05 2022-05-20 中南林业科技大学 一种磷钼酸插层类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法
CN114957963A (zh) * 2022-06-11 2022-08-30 彭宗健 一种改性热塑性聚氨酯树脂的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103275408A (zh) * 2013-05-28 2013-09-04 河海大学 一种石墨烯/层状双氢氧化物复合型阻燃剂及聚苯乙烯纳米阻燃复合材料的制备方法
CN104371144A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 台州学院 一种水滑石负载石墨烯阻燃剂及其应用
CN104513473A (zh) * 2014-12-22 2015-04-15 东莞市安高瑞新材料科技有限公司 一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法
CN104927088A (zh) * 2015-06-11 2015-09-23 上海大学 石墨烯/层状双氢氧化物无卤阻燃母粒及其制备方法
CN104927086A (zh) * 2015-06-10 2015-09-23 安徽建筑大学 阻燃抑烟剂及其制备方法
CN106848315A (zh) * 2017-03-09 2017-06-13 河南师范大学 锌镍电池负极材料及其制备方法和使用该负极材料的电池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103275408A (zh) * 2013-05-28 2013-09-04 河海大学 一种石墨烯/层状双氢氧化物复合型阻燃剂及聚苯乙烯纳米阻燃复合材料的制备方法
CN104371144A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 台州学院 一种水滑石负载石墨烯阻燃剂及其应用
CN104513473A (zh) * 2014-12-22 2015-04-15 东莞市安高瑞新材料科技有限公司 一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法
CN104927086A (zh) * 2015-06-10 2015-09-23 安徽建筑大学 阻燃抑烟剂及其制备方法
CN104927088A (zh) * 2015-06-11 2015-09-23 上海大学 石墨烯/层状双氢氧化物无卤阻燃母粒及其制备方法
CN106848315A (zh) * 2017-03-09 2017-06-13 河南师范大学 锌镍电池负极材料及其制备方法和使用该负极材料的电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN107163289A (zh) 2017-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107163289B (zh) 层状双氢氧化物-钼酸根离子改性的石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法
Xu et al. Fabrication of green alginate-based and layered double hydroxides flame retardant for enhancing the fire retardancy properties of polypropylene
Cai et al. A facile method for the preparation of novel fire-retardant layered double hydroxide and its application as nanofiller in UP
CN103275355A (zh) 一种有机改性二硫化钼纳米片层及其制备方法
CN103275387A (zh) 纳米三氧化二锑母粒及其制备方法和在无卤协同阻燃塑料的应用
Wang et al. Phosphorylated cellulose applied for the exfoliation of LDH: An advanced reinforcement for polyvinyl alcohol
CN114989580B (zh) 一种高气体阻隔pet材料及其制备方法
CN113372617B (zh) 一种裂解炭黑的改性方法及其应用
CN101747534B (zh) 一种应用于pvc树脂热稳定的纳米类水滑石的制备方法
CN104927086A (zh) 阻燃抑烟剂及其制备方法
Yang et al. A functional modified graphene oxide/nanodiamond/nano zinc oxide composite for excellent vulcanization properties of natural rubber
Hu et al. Bio-based adenosine triphosphate pillared layered double hydroxide for enhancing flame retardancy of polypropylene
CN110183771B (zh) 一种鞋用高力学性能泡沫复合材料及其制备方法
CN108393088B (zh) 一种花状微球结构的γ-三氧化二铁/rGO复合材料的制备方法
CN110408132B (zh) 石墨烯/丁基橡胶复合母料及复合材料的制备方法
Yan et al. Novel bio-based lignosulfonate and Ni (OH) 2 nanosheets dual modified layered double hydroxide as an eco-friendly flame retardant for polypropylene
CN112210629B (zh) 生物基环糊精包合二茂铁改性类水滑石/花椒籽油环保型阻燃皮革加脂剂及制备方法
CN104610575B (zh) 一种锌铝-层状双氢氧化物包覆碳纳米管复合粉体及其制备方法
US20190009431A1 (en) Montmorillonite slurry, clay film and method of producing montmorillonite slurry
CN110698115B (zh) 一种磷钨酸插层类水滑石轻质泡沫隔热材料及其制备方法
Jiang et al. Multi-layer graphene oxide synergistically modified by two coupling agents and its application in reinforced natural rubber composites
KR102262069B1 (ko) 미립자 복합 금속 수산화물, 그 소성물, 그 제조 방법 및 그 수지 조성물
CN111410820A (zh) 一种石墨烯改性环氧树脂的制备方法与应用
Gao et al. Flame retardancy and mechanical properties of a novel zinc hydroxystannate/epoxy resin nanocomposite
CN106117606A (zh) 氧化亚铜杂化石墨烯阻燃抑烟剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant