一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂以蒙脱土，盐酸多巴胺，金属离子为原料进行制备，包括以下步骤：(1)将预设的固液比的蒙脱土分散在去离子水中，在预设温度条件下搅拌预设时间；(2)采用三羟甲基氨基甲烷调节蒙脱土分散液的pH，将盐酸多巴胺加入上述溶液中，在预设温度下搅拌预设时间后，在一定转速下离心，并用去离子水洗涤；(3)加入金属离子，在预设温度下搅拌预设时间后，在一定转速下离心，并用去离子水洗涤，真空烘箱内干燥，得到改性蒙脱土阻燃剂。该阻燃剂通过蒙脱土和金属离子的协同效应，作为添加剂能够赋予材料优异的阻燃性能。作为添加剂能够赋予材料优异的阻燃性能。作为添加剂能够赋予材料优异的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃剂制备领域，特别是一种用聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]高分子材料具有良好的耐化学性、腐蚀性，低介电性以及优异的机械强度等优点，因此具庞大的应用市场，但是大部分的高分子材料都存在易燃的劣势，直接对人们的生命财产安全造成威胁，导致在电子设备，航天航空的等许多对阻燃性能要求高的领域中的应用受到了限制。所以，提高高分子材料的耐火性能是非常重要的。
[0003]通过在高分子材料中加入阻燃剂已被广泛用于解决此类问题。近年来，无机填料作为一种新型的阻燃剂受到广泛关注，一般包括层状双氢氧化物、氧化铝、二氧化硅、高岭土和蒙脱土等。其中，蒙脱土因其具有较大的比表面积，化学稳定性和一定的阻燃性等优势，在许多高分子材料中广泛应用。但是，未改性的蒙脱土有一定的亲水性、与高分子材料相容性差、容易团聚，并不能显著提高材料的阻燃性。因此，通过对蒙脱土进行改性可以有效地促进其在高分子材料中的分散，从而更好地发挥蒙脱土的阻燃性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂及其制备方法，提高高分子材料的阻燃和耐热性能。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂，所述阻燃剂结构式如下：
[0007][0008]其中，R为Fe
3+
、Cu
2+
、Zn
2+
和Al
3+
中的一种。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案为：
[0010]一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)按预设的固液比将蒙脱土分散在去离子水中，在预设温度条件下搅拌预设时间；
[0012](2)采用三羟甲基氨基甲烷调节蒙脱土分散液的pH，将盐酸多巴胺加入上述溶液中，在预设温度下搅拌预设时间后，在预设转速下离心，并用去离子水洗涤；
[0013](3)加入金属离子，在预设温度下搅拌预设时间，在预设转速下离心，并用去离子水洗涤，真空烘箱内干燥，得到改性蒙脱土阻燃剂。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂，该阻燃剂在制备过程中以去离子水为溶剂，具有对环境友好的优点。
[0015]该阻燃剂中蒙脱土具有好的化学稳定性和不易燃烧，添加到材料中可提高其耐热性和阻燃性能；盐酸多巴胺反应生成的聚多巴胺具有很强的粘附能力且富含各种官能团，不但可提高改性蒙脱土在材料中的分散效果，还能与金属离子络合，络合的金属离子有催化成炭作用，通过与蒙脱土协同作用，添加到材料中，可提高材料的阻燃性能。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例一中一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术实施例二中一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的结构示意图；
[0018]图3为本专利技术实施例三中一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术中一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的结构示意图；
[0020]图5为本专利技术中一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的反应式示意图一；
[0021]图6为本专利技术中一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的反应式示意图二。
具体实施方式
[0022]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0023]为了提高蒙脱土在高分子材料中的分散性，本专利技术通过在蒙脱土表面引入聚多巴胺和金属离子，利用聚多巴胺具有很强的粘附能力且富含各种官能团，进而提高改性蒙脱土的分散性，制备一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂，该阻燃剂在制备过程中以去离子水为溶剂，具有环境友好的优点。阻燃剂中蒙脱土具有较好的化学稳定性，添加到聚合物中可以提高其耐热性；聚多巴胺具有很强的粘附能力且富含各种官能团，不仅可以提高改性蒙脱土在聚合物中的分散性，还能和金属离子络合，络合的金属离子具有催化成炭的作用，通过蒙脱土和金属离子的协同效应，改性的蒙脱土可以显著提高材料的阻燃和耐热性能。
[0024]本专利技术的目的之一在于提供一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂，所述阻燃剂的结构参照图4。图4中，R为Fe
3+
、Cu
2+
、Zn
2+
、Al
3+
中的一种。
[0025]本专利技术的另一个目的在于提供一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的制备方法，步骤包括：
[0026]将预设固液比将蒙脱土分散在去离子水中，在预设温度条件下搅拌预设时间。其中，蒙脱土与去离子水的固液比为1:50～55，搅拌的温度为20℃～40℃，搅拌时间为12h～14h；
[0027](2)用三羟甲基氨基甲烷调节蒙脱土分散液的pH，取适量的盐酸多巴胺倒入上述
溶液中，在预设温度下搅拌预设时间，然后在设定的转速下离心，并用去离子水洗涤。其中，调节分散液的pH为8～9，加入盐酸多巴胺的质量为蒙脱土的0.008～0.010；搅拌温度为20℃～40℃，搅拌时间为2h～3h；离心转速为 4000～6000rpm，反应式参照图5。
[0028](3)加入金属离子，在预设温度下搅拌预设时间后，在设定的转速下离心，并用去离子水洗涤，真空烘箱内干燥即可得到目标产物。其中，金属离子与盐酸多巴胺摩尔比为1:2.8～3，所述搅拌温度为15℃～40℃，搅拌时间为2h～4h，离心转速为4000～6000rpm，真空烘箱干燥温度为60℃～75℃，时间为20h～24h，反应式参照图6。
[0029]实施例一
[0030]一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的制备方法(其中，阻燃剂中的R为Fe
3+
)，包括以下步骤：
[0031](1)按蒙脱土与去离子水的固液比为1:50，将蒙脱土(5.19g)分散在去离子水中，在20℃下搅拌14h。
[0032](2)用三羟甲基氨基甲烷调节蒙脱土分散液的pH＝8，加入盐酸多巴胺 (0.042g)，在20℃下搅拌3h，在离心机中以4000rpm的转速离心。
[0033](3)加入Fe
3+
(0.023g)到上述溶液中，并在15℃下搅拌4h，在转速为 4000rpm下离心，在60℃真空烘箱内干燥24h，得到改性蒙脱土阻燃剂，所得到的聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的结构式参照图1。
[0034]红外光谱：Si
‑
O(1006cm
‑1)，Ph(1604cm
‑1)，Ar
‑
OH(3370cm
‑1)，
‑
OH(3656cm
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂，其特征在于，所述阻燃剂的结构式如下：其中，R为Fe
3+
、Cu
2+
、Zn
2+
和Al
3+
中的一种。2.一种聚多巴胺和金属离子改性蒙脱土阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按预设的固液比将蒙脱土分散在去离子水中，在预设温度条件下搅拌预设时间；(2)采用三羟甲基氨基甲烷调节蒙脱土分散液的pH，将盐酸多巴胺加入所述步骤(1)的溶液中，在预设温度下搅拌预设时间后，在预设转速下离心，并用去离子水洗涤；(3)加入金属离子，在预设温度下搅拌预设时间，在预设转速下离心，并用去离子水洗涤，真空烘箱内干燥，得到改性蒙脱土阻燃剂。3.根据权利要求2所述的一种聚多巴胺和金...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明锋，罗文慧，许玥，陈昊龙，林菽丰，吕娇娇，易蝶，章华桂，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：