本發(fā)明涉及阻燃，特別是指一種用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、不飽和聚酯樹脂因其優(yōu)良的性能而被廣泛應(yīng)用，但作為一種聚合物材料，易燃是一個普遍的問題，還會釋放出毒害氣體，對環(huán)境不利，因此有必要提高聚合物材料的阻燃性。傳統(tǒng)磷系阻燃劑app的添加，可改善不飽和聚酯樹脂的阻燃性，但是磷系阻燃劑app單獨(dú)使用時效率低、添加量大，還會提高upr燃燒的釋放出煙霧的量和煙釋放速率，而阻燃材料的煙釋放是評價火災(zāi)危害性的重要指標(biāo)。

2、現(xiàn)有文獻(xiàn)如cn116020425a、cn105457684b等以蒙脫土負(fù)載so42-，得到固體超強(qiáng)酸，蒙脫土的片層結(jié)構(gòu)與so42-之間主要以氫鍵相互作用，容易出現(xiàn)以下問題：so42-在蒙脫土的片層結(jié)構(gòu)內(nèi)分布不均，而且氫鍵結(jié)合不穩(wěn)定，容易被置換或者脫落，若是作為阻燃協(xié)效劑，添加到不飽和聚酯樹脂材料中，容易出現(xiàn)與app協(xié)同作用弱、阻燃效率低、在樹脂固化或應(yīng)用中氫鍵斷裂，降低材料的熱穩(wěn)定性，使材料的應(yīng)用領(lǐng)域受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸及其制備方法，利用mmt的骨架和夾層作為“籠子”封裝和錨定超強(qiáng)酸配體，實(shí)現(xiàn)其均勻空間分布和原子級分散，制備具有b酸中心的蒙脫土固體超強(qiáng)酸，可用于阻燃協(xié)同，提高阻燃效率，解決磷系阻燃劑app效率低、阻燃upr燃燒大量煙霧的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸，以蒙脫石骨架和夾層為籠子封裝和錨定超強(qiáng)酸配體，所述超強(qiáng)酸配體為金屬原子m，金屬原子m與蒙脫石骨架或夾層之間形成了m-o-si鍵，金屬原子m還與so42-通過s-o-m鍵配位結(jié)合，組成了b酸中心。

3、進(jìn)一步地，金屬原子m為ti、zr、sn或fe。

4、一種用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸的制備方法，包括以下步驟：

5、(1)將金屬離子交聯(lián)蒙脫石在700-900℃焙燒1-3h，得到金屬原子柱撐蒙脫石；

6、(2)將金屬原子柱撐蒙脫石浸泡在硫酸溶液中，靜置后過濾烘干，得到烘干后的產(chǎn)物；

7、(3)將烘干后的產(chǎn)物在400-600℃焙燒3-5h，得到蒙脫土固體超強(qiáng)酸。

8、進(jìn)一步地，步驟(1)中的金屬離子交聯(lián)蒙脫石為鈦交聯(lián)蒙脫石、鋯交聯(lián)蒙脫石、錫交聯(lián)蒙脫石或者鐵交聯(lián)蒙脫石。

9、進(jìn)一步地，鈦交聯(lián)蒙脫石的制備方法如下：在攪拌條件下，將取5-7ml的ti(c4h9o)4，滴加到3-5ml濃鹽酸中，繼續(xù)攪20-40min后，密封條件下，室溫靜置2-4h，得到鈦交聯(lián)劑；

10、在攪拌條件下，將鈦交聯(lián)劑加入到鈉基蒙脫土懸浮液中，攪拌反應(yīng)2-4h，靜置后離心、抽濾、烘干、研磨，得到鈦交聯(lián)蒙脫石。

11、進(jìn)一步地，鋯交聯(lián)蒙脫石的制備方法如下：將0.5-1.5ml濃鹽酸、35-40ml蒸餾水和1-2g的zrocl2粉末混合后，磁力攪拌20-40min，靜置2-4h后，得到鋯交聯(lián)劑；

12、將鋯交聯(lián)劑加入到鈉基蒙脫土懸浮液中，攪拌反應(yīng)2-4h，靜置過夜，靜置后離心、抽濾、烘干、研磨，最后450-550℃焙燒2-4h后，得到鋯交聯(lián)蒙脫石。

13、進(jìn)一步地，鈉基蒙脫土懸浮液的制備方法如下：將1g的鈉基蒙脫土(na-mmt)、100ml丙酮和40ml去離子水混勻，得到鈉基蒙脫土懸浮液；

14、進(jìn)一步地，步驟(2)中，硫酸溶液的濃度為1mol/l，硫酸溶液的溶劑為水。

15、進(jìn)一步地，濃鹽酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為36-37％。

16、本發(fā)明的有益效果：

17、本發(fā)明的鈦交聯(lián)蒙脫石經(jīng)焙燒后，鈦交聯(lián)蒙脫石層間[(tio)x(oh)y(h2o)z]n+離子轉(zhuǎn)變?yōu)閠io2柱子，同時tio2柱子又與蒙脫石晶層之間生成穩(wěn)定的ti-o-si鍵，從而使得其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定；然后通過酸浸、焙燒使so42-在mmt表面通過s-o-m鍵配位結(jié)合，并產(chǎn)生較強(qiáng)的b酸中心，從而將金屬原子轉(zhuǎn)變成超強(qiáng)酸配體，利用mmt的骨架和夾層作為“籠子”封裝和錨定超強(qiáng)酸配體，實(shí)現(xiàn)其均勻空間分布和原子級分散，制備具有b酸中心的蒙脫土固體超強(qiáng)酸。其他離子交聯(lián)蒙脫石焙燒后也可同樣的效果。

18、本發(fā)明制備的蒙脫土固體超強(qiáng)酸可用于阻燃，將其復(fù)配傳統(tǒng)磷系阻燃劑app，對不飽和聚酯樹脂(upr)進(jìn)行阻燃改性，蒙脫土固體超強(qiáng)酸添加量為0.1％時，app與tio2/so42—-pilcs的協(xié)同阻燃效果最好，upr/app/tio2/so42—-pilcs協(xié)同阻燃體系loi值達(dá)到了28.9％，相比于純upr提高了8.7％，比添加17％app的樣品loi值也提高了3.1％；另外，燃燒時釋放的co、co2、tsr、spr、hrr、thr都會隨著反應(yīng)的進(jìn)行而下降，熱穩(wěn)定性和殘?zhí)苛恳裁黠@提高。

技術(shù)特征：

1.一種用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸，其特征在于：以蒙脫石骨架和夾層為籠子封裝和錨定超強(qiáng)酸配體，所述超強(qiáng)酸配體為金屬原子m，金屬原子m與蒙脫石骨架或夾層之間形成了m-o-si鍵，金屬原子m還與so42-通過s-o-m鍵配位結(jié)合，組成了b酸中心。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸，其特征在于：金屬原子m為ti、zr、sn或fe。

3.權(quán)利要求1或2所述的用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的金屬離子交聯(lián)蒙脫石為鈦交聯(lián)蒙脫石、鋯交聯(lián)蒙脫石、錫交聯(lián)蒙脫石或者鐵交聯(lián)蒙脫石。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，鈦交聯(lián)蒙脫石的制備方法如下：在攪拌條件下，將取5-7ml的ti(c4h9o)4，滴加到3-5ml濃鹽酸中，繼續(xù)攪20-40min后，密封條件下，室溫靜置2-4h，得到鈦交聯(lián)劑；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，鋯交聯(lián)蒙脫石的制備方法如下：將0.5-1.5ml濃鹽酸、35-40ml蒸餾水和1-2g的zrocl2粉末混合后，磁力攪拌20-40min，靜置2-4h后，得到鋯交聯(lián)劑；

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，鈉基蒙脫土懸浮液的制備方法如下：將1g的鈉基蒙脫土、100ml丙酮和40ml去離子水混勻，得到鈉基蒙脫土懸浮液。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，硫酸溶液的濃度為1mol/l，硫酸溶液的溶劑為水。

9.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的制備方法，其特征在于，濃鹽酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為36-37％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種用于阻燃的蒙脫土固體超強(qiáng)酸及其制備方法，所述蒙脫土固體超強(qiáng)酸，以蒙脫石骨架和夾層為籠子封裝和錨定超強(qiáng)酸配體，所述超強(qiáng)酸配體為金屬原子M，金屬原子M與蒙脫石骨架或夾層之間形成了M?O?Si鍵，金屬原子M還與SO<subgt;4</subgt;<supgt;2?</supgt;通過S?O?M鍵配位結(jié)合，組成了B酸中心。本發(fā)明制備的蒙脫土固體超強(qiáng)酸實(shí)現(xiàn)其均勻空間分布和原子級分散，可用于阻燃協(xié)同，提高阻燃效率，解決磷系阻燃劑APP效率低、阻燃UPR燃燒大量煙霧的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：高明,馮騰,岳麗娜,孫彩云
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北科技學(xué)院（中國煤礦安全技術(shù)培訓(xùn)中心）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19