一種埃洛石納米管水滑石復合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種埃洛石納米管水滑石復合物及其制備方法，該復合物是由埃洛石納米管和水滑石兩種無機納米材料組成，其中所述的水滑石原位生長于埃洛石納米管的表面，呈片狀結構。其制備方法具體包括以下幾個步驟：1)將可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽溶于去離子水中，室溫下攪拌混合均勻；2)向步驟1)所制得的混合鹽溶液中加入埃洛石納米管，然后超聲分散形成均勻溶液；3)在強力攪拌狀態(tài)下，向步驟2)所制得的溶液中緩慢加入由氫氧化鈉和碳酸鈉組成的溶液，添加結束后，將其置于烘箱中靜止晶化一定時間；4)將沉淀物過濾，水洗，干燥，研磨后得到復合物。該復合物可以用作熱塑性和熱固性類高分子材料的阻燃劑，PVC基高分子材料的熱穩(wěn)定劑和聚氨酯類彈性纖維的耐氯添加劑。
【專利說明】一種埃洛石納米管水滑石復合物及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無機非金屬類功能材料【技術領域】，特別涉及一種埃洛石納米管水滑石復合物及其制備方法。

【背景技術】
[0002]埃洛石納米管(Halloysite Nanotubes, HNTs)是雙層1:1型銷娃酸鹽(Al2Si205(0H)4.ηΗ20)，由內層的鋁氧八面體和外層的硅氧四面體晶格錯位卷取而成，具有納米中空管狀結構，其層間存在結晶水，是一種納米粘土材料。天然的埃洛石納米管，在我國儲量豐富，價廉易得。在高分子材料加工領域，埃洛石納米管能夠顯著提高高分子材料的機械性能，如中國專利100348655C公開了一種埃洛石納米管用于制備聚合物復合材料的方法，添加埃洛石納米管能顯著提高聚合物的力學性能。在聚合物阻燃領域，埃洛石納米管顯示出良好的研宄開發(fā)和應用前景，如中國專利102153744A公開了一種埃洛石納米管增強阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法，該專利通過埃洛石納米管對陰離子聚合尼龍進行改性，不僅可以起到填充增強作用，而且還能起到阻燃的效果。
[0003]水滑石又名層狀雙金屬氧化物(Layered Double Hydroxide，LDH)，是一種陰離子型無機層狀材料，由帶正電荷的金屬氫氧化物層板和填充于層間的陰離子和結構水分子構成。天然水滑石(Mg6Al (OH) 16C03.4H20)為鎂鋁復合氫氧化物，在自然界存在較少，主要由人工合成。水滑石具有多種優(yōu)異的性能:(1)提高聚合物的阻燃性能:如中國專利102617979A公開了一種插層水滑石阻燃劑及其制備方法，該阻燃劑屬于有機/無機復合型，能顯著提高高分子材料的強度和阻燃性能；(2)改善高分子材料的熱穩(wěn)定性:如中國專利102531036B公開了一種PVC用鎂鋅鋁三元類水滑石熱穩(wěn)定劑及其制備方法，該產品用作聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑顯示了優(yōu)異的熱穩(wěn)定性；(3)提高聚氨酯類彈性纖維的耐氯性能:如中國專利101139751B公開了一種耐氯聚氨酯脲彈性纖維及其制備方法，該專利通過添加水滑石類無機耐氯劑來提高聚氨酯脲彈性纖維的耐氯性和均勻性。
[0004]埃洛石納米管(HNTs)與水滑石(LDH)在高分子材料改性中已有較多的理論研宄和生產應用，而將二者通過化學方式復合制備出無機/無機復合物尚未有報道。本發(fā)明提供了一種埃洛石納米管水滑石復合物的制備方法，創(chuàng)新的以價廉易得的埃洛石納米管為基質，水滑石原位生長于埃洛石納米管的表面，利用埃洛石納米管和水滑石的協(xié)同作用，有效解決了熱塑性和熱固性類高分子材料的阻燃、PVC基高分子材料的熱穩(wěn)定性和聚氨酯類彈性纖維的耐氯性等技術問題。此外，本發(fā)明所涉及的制備方法還具有操作簡單，條件溫和等優(yōu)點。


【發(fā)明內容】

[0005]技術問題:本發(fā)明的目的在于解決現有技術的不足，提供一種埃洛石納米管水滑石復合物的制備方法，其中埃洛石納米管作為基質，水滑石原位生長于埃洛石納米管的表面，呈片狀結構。二者通過發(fā)揮協(xié)同作用，能夠有效提高熱塑性和熱固性類高分子材料的阻燃性能、PVC基高分子材料的熱穩(wěn)定性能和聚氨酯類彈性纖維的耐氯性能等技術問題。
[0006]技術方案:本發(fā)明提供的一種埃洛石納米管水滑石復合物及其制備方法，其特征在于包括埃洛石納米管和水滑石兩種無機組分，其中所述的水滑石組裝在埃洛石納米管表面，呈片狀結構。
[0007]本發(fā)明提供的一種埃洛石納米管水滑石復合物及其制備方法，所述制備方法包括如下幾個步驟:
[0008]1)將可溶性的鎂鹽和鋁鹽溶解于去離子水中，室溫下攪拌混合均勻；
[0009]2)向步驟1)所制得的混合鹽溶液中加入埃洛石納米管，然后超聲分散形成均勻溶液；
[0010]3)在強力攪拌狀態(tài)下，向步驟2)所制得的溶液中緩慢加入由氫氧化鈉和碳酸鈉組成的溶液，添加結束后，將其置于烘箱中靜止晶化一定時間；
[0011]4)將沉淀物過濾，水洗，干燥，研磨后得到復合物；
[0012]本發(fā)明制備方法中，步驟1)中所述的可溶性鎂鹽的濃度為0.02?1.5mol/L，鎂離子與鋁離子的摩爾比為2?4:1。
[0013]本發(fā)明制備方法中，步驟2)中所述的埃洛石納米管呈長管狀結構，埃洛石納米管與去尚子水質量比為1: 1000?1:50。
[0014]本發(fā)明制備方法中，步驟3)中所述的氫氧化鈉和碳酸鈉組成的溶液中，氫氧化鈉的濃度為0.05?4mol/L，碳酸鈉的濃度為0.005?0.6mol/L。
[0015]本發(fā)明制備方法中，步驟3)中所述的靜止晶化溫度為60?100°C，晶化時間為8 ?24h0
[0016]有益效果:本發(fā)明與現有材料相比，具有如下優(yōu)點和效果:
[0017](1)利用天然埃洛石納米管較大的比表面積和表面負電性，以埃洛石納米管為基體，水滑石以片狀結構原位生長于埃洛石納米管的表面，其中水滑石與埃洛石納米管結合牢固不易脫落。
[0018](2)埃洛石納米管水滑石復合物兼具埃洛石納米管和水滑石的性能，二者發(fā)揮協(xié)同作用，可以用作阻燃劑、熱穩(wěn)定劑和耐氯添加劑。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0019]圖1為埃洛石納米管水滑石復合物的制備示意圖。
[0020]圖2為實施例1制備的埃洛石納米管水滑石復合物的XRD譜圖。

【具體實施方式】
[0021]下面用實例來詳細描述本發(fā)明，但這些實例不得理解為任何意義上對本發(fā)明的限制。
[0022]實施例1:
[0023](1)取 MgCl2.6H20 (0.004mol)和 A1C13.6H20 (0.002mol)溶于 200ml 去離子水中，室溫下攪拌混合均勻，其中可溶性鎂鹽的濃度為0.02mol/L，可溶性鋁鹽的濃度為0.01mol/L ；
[0024](2)將0.2g埃洛石納米管加入到上述混合鹽溶液中，其中埃洛石納米管與去離子水的質量比為1:1000，超聲分散60min后，形成均勻溶液；
[0025](3)將0.012mol NaOH和0.0Olmol Na2C03溶于200ml去離子水中，然后在強力攪拌狀態(tài)下，將其緩慢滴加到步驟2)所制備的混合溶液中；滴加結束后持續(xù)攪拌lh，然后將其在60°C下靜止晶化24h ；
[0026](4)將上述沉淀物過濾，水洗，干燥，研磨后得到復合物，其中鎂鋁摩爾比為2:1。
[0027]實施例2:
[0028](1)取 MgCl2.6Η20(0.06mol)和 A1C13.6Η20(0.02mol)溶于 120ml 去離子水中，室溫下攪拌混合均勻，其中可溶性鎂鹽的濃度為0.5mol/L，可溶性鋁鹽的濃度為0.167mol/L ；
[0029](2)將1.2g埃洛石納米管加入到上述混合鹽溶液中，其中埃洛石納米管與去離子水的質量比為1:100，超聲分散80min后，形成均勻溶液；
[0030](3)將0.16mol NaOH和0.0lmol Na2C03溶于120ml去離子水中，然后在強力攬拌狀態(tài)下，將其緩慢滴加到步驟2)所制備的混合溶液中；滴加結束后持續(xù)攪拌1.5h，然后將其在80°C下靜止晶化12h;
[0031 ] (4)將上述沉淀物過濾，水洗，干燥，研磨后得到復合物，其中鎂鋁摩爾比為3:1。
[0032]實施例3:
[0033](1)取 MgCl2.6H20 (0.15mol)和 A1C13.6H20 (0.0375mol)溶于 100ml 去離子水中，室溫下攪拌混合均勻，其中可溶性鎂鹽的濃度為1.5mol/L，可溶性鋁鹽的濃度為
0.375mol/L ；
[0034](2)將2g埃洛石納米管加入到上述混合鹽溶液中，其中埃洛石納米管與去離子水的質量比為1:50，超聲分散lOOrnin后，形成均勻溶液；
[0035](3)將 0.375mol NaOH 和 0.01875mol Na2C03溶于 100ml 去離子水中，然后在強力攪拌狀態(tài)下，將其緩慢滴加到步驟2)所制備的混合溶液中；滴加結束后持續(xù)攪拌2h，然后將其在100°C下靜止晶化8h ；
[0036](4)將上述沉淀物過濾，水洗，干燥，研磨后得到復合物，其中鎂鋁摩爾比為4:1。
【權利要求】
1.一種埃洛石納米管水滑石復合物，其特征在于該復合物包括埃洛石納米管和水滑石兩種無機組分，其中所述的水滑石呈片狀結構組裝在埃洛石納米管表面。
2.根據權利要求1所述的一種埃洛石納米管水滑石復合物的制備方法，其特征在于所述制備方法包括如下幾個步驟: O將可溶性的鎂鹽和鋁鹽溶解于去離子水中，室溫下攪拌混合均勻，制得混合鹽溶液； 2)向步驟I)所制得的混合鹽溶液中加入埃洛石納米管，然后超聲分散形成均勻溶液； 3)在強力攪拌狀態(tài)下，向步驟2)所制得的溶液中緩慢加入由氫氧化鈉和碳酸鈉組成的溶液，添加結束后，將其置于烘箱中靜止晶化； 4)將沉淀物過濾，水洗，干燥，研磨后得到埃洛石納米管水滑石復合物。
3.根據權利要求2所述的一種埃洛石納米管水滑石復合物的制備方法，其特征在于步驟I)所述的可溶性鎂鹽的濃度為0.02-1.5mol/L，鎂離子與鋁離子的摩爾比為2~4:1。
4.根據權利要求2所述的一種埃洛石納米管水滑石復合物的制備方法，其特征在于步驟2)中所述的埃洛石納米管呈長管狀結構，埃洛石納米管與去離子水質量比為1:1000-1:50ο
5.根據權利要求2所述的一種埃洛石納米管水滑石復合物的制備方法，其特征在于步驟3)所述的氫氧化鈉和碳酸鈉組成的溶液中，氫氧化鈉的濃度為0.05~4mol/L，碳酸鈉的濃度為 0.005-0.6mol/Lo
6.根據權利要求2所述的一種埃洛石納米管水滑石復合物的制備方法，其特征在于步驟3)所述的烘箱溫度為60~100°C，靜止晶化時間為8~24h。
【文檔編號】C08L101/00GK104479173SQ201410734292
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權日:2014年12月5日
【發(fā)明者】薛士壯, 王靖, 王小華, 錢錦, 費長書, 梁紅軍, 席青 申請人:浙江華峰氨綸股份有限公司