一種阻燃抑煙材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種阻燃抑煙材料及其制備方法，屬于材料制備技術領域，材料中二價金屬離子和三價金屬離子的摩爾比為1.3:1?1.7:1，其中，二價金屬離子為Mg2+，三價金屬離子為摩爾比為14:1?18:1的Al3+和Ce3+；制備時將鎂鹽、鋁鹽、鈰鹽溶解于去離子水中得到溶液A，將NaOH和Na2CO3溶解于去離子水中得到溶液B，用溶液B調節(jié)溶液A的pH值為7.5?8后，置于140℃下熱處理10~12h，將沉淀過濾、洗滌、干燥、壓片、篩分，得到阻燃抑煙材料；本發(fā)明制備成本低，過程簡單，條件要求低，材料具有類水滑石結構，比表面積大，阻燃抑煙效果好。
【專利說明】
一種阻燃抑煙材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種阻燃抑煙材料及其制備方法，屬于材料制備技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車，航空航天等產業(yè)的快速發(fā)展，對阻燃劑和抑制煙氣的無機型材料的需 求越來越迫切。
[0003] 由于無機型的阻燃劑和抑煙材料是填料型的，毒性低，在樹脂中添加量大，往往會 不同程度的影響材料的加工性能和機械性能。
[0004] 類水滑石與其他無機阻燃劑相比，在獲得優(yōu)良的阻燃效果的同時，還能夠抑制煙 霧，并且材料無毒性，無腐蝕性等優(yōu)點，即阻燃和消煙同時具備，是一種環(huán)境友好型綠色材 料。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種阻燃抑煙材料，所述材料中二價金屬離子和三價金屬 離子的摩爾比為1.3:1-1.7:1，其中，二價金屬離子為Mg 2+，三價金屬離子為Al3+、Ce3+，Al3+ 和Ce 3+的摩爾比為14:1-18:1。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供所述阻燃抑煙材料的制備方法，具體包括以下步驟： (1) 按照摩爾比為Al3+: Ce3+=H: 1-18:1的比例，將鋁鹽和鈰鹽溶于去離子水，得到三價 金屬溶液； (2) 按照Mg2+與三價金屬離子的摩爾比為1.3:1-1.7 :1的比例，將鎂鹽加入步驟（1)得 到的三價金屬溶液中，得到溶液A; (3) 按照NaOH與Na2CO3的摩爾比為1.2:1 -2:1的比例，將NaOH和Na2CO3溶解于去離子水 中，得到溶液B; (4) 邊攪拌邊將溶液B以0.5 mL/s-1. OmL/s的速度滴加溶液A中，調整溶液A的pH值為 7.5-8，繼續(xù)攪拌得懸濁液，將懸濁液置于105-160°(：溫度下處理10-1211; (5) 將步驟(4)的懸濁液過濾，水洗濾餅至洗滌液pH=7,將濾餅在60-KKTC干燥8-12h; (6) 將步驟(5)得到的濾餅壓片、篩分，得到阻燃抑煙材料。
[0007] 所述鋁鹽為硝酸鋁和/或氯化鋁。
[0008] 所述鈰鹽為硝酸鈰。
[0009] 所述鎂鹽為硝酸鎂和/或氯化鎂。
[0010] 本發(fā)明所述材料具類水滑石結構，而此類結構是典型的層狀結構，比表面積大，能 夠吸附大量煙氣;材料制備成本低，過程簡單，條件要求低。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例1所制備材料的XRD圖片。
【具體實施方式】
[0012]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所 述內容。
[0013] 實施例1 本實施例所述阻燃抑煙材料中二價金屬離子和三價金屬離子的摩爾比為1.3:1，其中， 二價金屬離子為Mg2+，三價金屬離子為摩爾比為14: U^Al3IPCe3'
[0014] 本實施例所述阻燃抑煙材料的制備方法，具體包括以下步驟： (1) 按照摩爾比為Al3+:Ce3+=14:l的比例，將Al(NO3) 3 · 9H20、AlCl3、Ce(N03)3 · 6H20溶 解于去離子水，其中Al(NO3)3 · 9H20和AlCl3的摩爾比為2:1，充分溶解后，得到三價金屬溶 液； (2) 按照Mg2+與三價金屬離子的摩爾比為1.3:1的比例，將Mg(NO3)2 · 6H20加入步驟（1) 得到的三價金屬溶液中，充分溶解，得到溶液A; (3) 按照NaOH與Na2CO3的摩爾比為1.2:1的比例，將NaOH和Na2CO 3溶解于去離子水中，得 到溶液B; (4) 邊攪拌邊將溶液B以0.5mL/s的速度滴加到溶液A中，調整溶液A的pH=7.5，繼續(xù)攪拌 得懸濁液，然后將懸濁液置于水浴溫度為140°C條件下處理I Ih; (5) 將步驟(4)中的懸濁液過濾，去離子水洗滌濾餅至洗滌液pH=7，將濾餅在100°C溫度 下干燥8h; (6) 將步驟(5)得到的濾餅壓片、篩分，得到阻燃抑煙材料。
[0015] 實施例1所得材料進行XRD檢測，圖中，在2Θ=11°，23°，35°，39°，47°和61°處 的特征峰所對應的（003)，（006)，（009)，（015)，（018)和（110)，這是典型的類水滑 石結構，即得出本實施例所得材料具有類水滑石結構。
[0016] 本實施例所制備的材料通過BET分析，結果發(fā)現(xiàn)所制備材料的比表面積為 88·41m2/g〇
[0017] 實施例2 本實施例所述阻燃抑煙材料中二價金屬離子和三價金屬離子的摩爾比為1.7:1，其中， 二價金屬離子為Mg2+，三價金屬離子為摩爾比為16:1的Al3IPCe3'
[0018] 本實施例提供所述阻燃抑煙材料的制備方法，具體包括以下步驟： (1) 按照摩爾比為Al3+:Ce3+=16:l的比例，將AlCl3Xe(NO 3)3 · 6H20溶解于去離子水，充 分溶解，得到三價金屬溶液； (2) 按照Mg2+與三價金屬離子的摩爾比為1.7:1的比例，將Mg(NO3)2 · 6H20加入步驟（1) 得到的三價金屬溶液中，充分溶解，得到溶液A; (3) 按照NaOH與Na2CO3的摩爾比為2:1的比例，將NaOH和Na2CO 3溶解于去離子水中，得到 溶液B; (4) 邊攪拌邊將溶液B以0.8mL/s的速度滴加到溶液A中，調整溶液A的pH=8，繼續(xù)攪拌得 懸濁液，然后將懸濁液置于水浴溫度為105°C條件下處理12h; (5) 將步驟(4)中的懸濁液過濾，去離子水洗滌濾餅至洗滌液pH=7,將濾餅在90°C溫度 下干燥IOh; (6)將步驟(5)得到的濾餅壓片、篩分，得到阻燃抑煙材料。
[0019] 實施例3 本實施例所述阻燃抑煙材料中二價金屬離子和三價金屬離子的摩爾比為1.5:1，其中， 二價金屬離子為Mg2+，三價金屬離子為摩爾比為18:1的Al3IPCe3'
[0020] 本實施例所述阻燃抑煙材料的制備方法，具體包括以下步驟： (1) 按照摩爾比為Al3+:Ce3+=18:l，將Al(NO3)3 · 9H20Xe(NO3)3 · 6H20溶解于去離子水， 充分溶解，得到三價金屬溶液； (2) 按照Mg2+與三價金屬離子的摩爾比為1.5:1，將摩爾比為2:1的Mg Cl2和Mg(NO3)2 · 6H20混合后加入步驟(1)得到的三價金屬溶液中，充分溶解，得到溶液A; (3) 按照NaOH與Na2CO3的摩爾比為1.5:1，將NaOH和Na2CO 3溶解于去離子水中，得到溶液 B； (4) 邊攪拌邊將溶液B以lmL/s的速度滴加到溶液A中，調整溶液A的pH=7.8，繼續(xù)攪拌得 懸濁液，然后將懸濁液置于水浴溫度為160°C條件下處理IOh; (5) 將步驟(4)中的懸濁液過濾，去離子水洗滌濾餅至洗滌液pH=7，將濾餅在60°C干燥 12h； (6) 將步驟(5)得到的濾餅壓片、篩分，得到阻燃抑煙材料。
[0021] 實施例4 本實施例所述阻燃抑煙材料中二價金屬離子和三價金屬離子的摩爾比為1.6:1，其中， 二價金屬離子為Mg2+，三價金屬離子為摩爾比為15:1的Al3IPCe3'
[0022] 本實施例所述阻燃抑煙材料的制備方法，具體包括以下步驟： (1) 按照摩爾比為Al3+:Ce3+=15:l，將Al(NO3)3 · 9H20、AlCl3、Ce(N03)3 · 6H20溶解于去 離子水，其中Al(NO3)3 · 9H20和AlCl3的摩爾比為1:3，充分溶解，得到三價金屬溶液； (2) 按照Mg2+與三價金屬離子的摩爾比為1.6:1，將摩爾比為1:4的Mg Cl2和Mg(NO3)2 · 6H20混合后加入步驟(1)得到的三價金屬溶液中，充分溶解，得到溶液A; (3) 按照NaOH與Na2CO3的摩爾比為1.8:1，將NaOH和Na2CO 3溶解于去離子水中，得到溶液 B； (4) 邊攪拌邊將溶液B以lmL/s的速度滴加到溶液A中，調整溶液A的pH=7.5，繼續(xù)攪拌得 懸濁液，然后將懸濁液置于水浴溫度為150°C條件下處理IOh; (5) 將步驟(4)中的懸濁液過濾，去離子水洗滌濾餅至洗滌液pH=7，將濾餅在80°C干燥 15h； (6) 將步驟(5)得到的濾餅壓片、篩分，得到阻燃抑煙材料。
[0023] 對以上實施例所得材料進行阻燃和抑煙效果測試，實驗方案如下： (1) 將所制備的材料在空氣下點燃，觀察其燃燒情況； (2) 使用極限氧指數(shù)測試儀測試材料燃燒性能； (3) 使用煙密度測試箱測試其抑煙效果。
[0024] 將實施例1、2、3、4所制備的材料在空氣中點燃觀察發(fā)現(xiàn)，材料均不燃燒，在極限氧 指數(shù)測試儀內進行測試，因為實施例1、2、3、4所制備的材料在空氣中不燃燒，空氣的氧指數(shù) 為22,當氧指數(shù)增加到83、88、81，79時，實施例1、2、3、4所制備的材料燃燒，而氧指數(shù)大于27 屬難燃材料，可以說明該實施例1、2、3、4所制備的材料具有很好的阻燃性能。
[0025]將實施例1、2、3、4所制備的材料通過煙密度測試箱后，煙密度分別為85，82，88，89 所對應的煙密度等級分別為72，72，72，72，小于75，參照GBT20284-2006標準，屬于Bl級材 料，符合抑煙材料的要求。
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【主權項】
1. 一種阻燃抑煙材料，其特征在于:材料中二價金屬離子和三價金屬離子的摩爾比為 1.3:1-1.7:1，其中，二價金屬離子為1% 2+，三價金屬離子為413+、(^3+，八13+和(^ 3+的摩爾比 為 14:卜18:1〇2. 權利要求1所述的阻燃抑煙材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟： (1) 按照摩爾比為Al3+:Ce3+=14:l-18:l的比例，將鋁鹽和鈰鹽溶于去離子水，得到三價 金屬溶液； (2) 按照Mg2+與三價金屬離子的摩爾比為1.3:1-1.7:1的比例，將鎂鹽加入步驟（1)得到 的三價金屬溶液中，得到溶液A; (3) 按照NaOH與Na2C03的摩爾比為1.2 :1 -2:1的比例，將NaOH和Na2C03溶解于去離子水 中，得到溶液B; (4) 邊攪拌邊將溶液B以0.5 mL/s-1. OmL/s的速度滴加溶液A中，調整溶液A的pH值為 7.5-8，繼續(xù)攪拌得懸濁液，將懸濁液置于105-160°(：溫度下處理10-1211; (5) 將步驟(4)的懸濁液過濾，水洗濾餅至洗滌液?!1=7，將濾餅在60-100°(：干燥8-1211; (6) 將步驟(5)得到的濾餅壓片、篩分，得到阻燃抑煙材料。3. 根據(jù)權利要求2所述的阻燃抑煙材料的制備方法，其特征在于：所述鋁鹽為硝酸鋁 和/或氯化鋁。4. 根據(jù)權利要求2所述的阻燃抑煙材料的制備方法，其特征在于:所述鈰鹽為硝酸鈰。5. 根據(jù)權利要求2所述的阻燃抑煙材料的制備方法，其特征在于：所述鎂鹽為硝酸鎂 和/或氯化鎂。
【文檔編號】C01F17/00GK106006705SQ201610363501
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】湯立紅, 郭惠斌, 李凱, 寧平, 包雙友, 朱婷婷, 金旭, 張秀英
【申請人】昆明理工大學