本发明专利技术提供一种金属掺杂聚电解质涂覆液、涂层、阻燃材料及其制备，属于阻燃材料领域。本发明专利技术提供一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液的制备方法，所述方法为：先将聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液共混制得水溶性聚电解质溶液，然后将金属盐溶液均匀分散到所述水溶性聚电解质溶液中制得水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液；聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液的pH值均为8～12。本发明专利技术所得水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液，当将所得涂覆液覆在基材表面，通过调节pH值能够使得基材表面的水溶性聚电解质转化为不可溶性电解质，从而使其能够牢固地附着在基材表面，得到了一种阻燃固化涂层；利用该特性还能进一步制得阻燃效果好的阻燃材料。好的阻燃材料。好的阻燃材料。
【技术实现步骤摘要】
一种金属掺杂聚电解质涂覆液、涂层、阻燃材料及其制备
[0001]本专利技术提供一种金属掺杂聚电解质涂覆液、涂层、阻燃材料及其制备，属于阻燃材料领域。
技术介绍
[0002]织物、泡沫、木材和薄膜等高分子材料被广泛应用于家具、交通工具、建筑、电子、航空航天等领域。然而，由于其易燃性导致的火灾屡见不鲜。随着人类生活水平的提高，对织物、泡沫、木材和薄膜制品的阻燃性要求越来越高。
[0003]目前采用的阻燃方法包括：(1)本征阻燃处理；(2)共混阻燃处理；(3)涂层阻燃处理。涂层阻燃技术可适用于不同化学结构和物理形态的材料。其中，层层自组装技术具有环境友好的显著优点，仅将带有相反电荷的水溶性聚电解质配制成较低浓度的水溶液，通过静电作用和氢键等分子间作用力即可将带相反电荷的聚电解质交替沉积在材料表面，形成膨胀阻燃涂层。然而，层层自组装技术的操作步骤繁琐，耗时长，且会浪费大量原料，这也极大地限制了该技术在工业上的应用。刮涂技术相较于其他后处理方法具有耗时较短且增重可控等优点，但是传统的刮涂乳液通常以丙烯酸酯阴离子乳液为基体，乳液配方的配伍性差，阻燃剂的选择范围窄，难以寻找合适的协效阻燃体系。合适的金属离子，如铝离子、钙离子、铜离子、锌离子、钴离子等，掺杂到膨胀阻燃涂层中可提升涂层的阻燃效率。然而，若直接向乳液中加入具有协效作用的金属离子，往往会导致破乳等问题，无法对材料进行刮涂后整理。
[0004]因此，开发一种稳定性好、阻燃效果优异的金属掺杂聚电解质涂覆液具有重要的应用价值。
技术实现思路
[0005]针对上述缺陷，本专利技术提供一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液，当将所得涂覆液覆在基材表面，通过调节pH值能够使得基材表面的水溶性聚电解质转化为不可溶性电解质，从而使其能够牢固地附着在基材表面，得到了一种阻燃固化涂层；利用该特性还能进一步制得阻燃效果好的阻燃材料。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液的制备方法，所述方法为：先将聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液共混制得水溶性聚电解质溶液，然后将金属盐溶液均匀分散到所述水溶性聚电解质溶液中制得水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液；其中，聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液的pH值均为8～12。
[0008]进一步，所述水溶性聚电解质溶液中，聚阳离子电解质和聚阴离子电解质的质量比为1：0.2～5。
[0009]进一步，所述金属掺杂聚电解质涂覆液中，金属离子占聚电解质总质量(聚阳离子
电解质质量+聚阴离子电解质质量)的0.5～4
‰
。
[0010]进一步，所述聚阴离子电解质包括：聚磷酸铵、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、聚乙烯基磷酸、植酸、六偏磷酸钠、聚乙烯磺酸钠、果胶或海藻酸盐中的至少一种。
[0011]进一步，所述聚阳离子电解质包括：聚乙烯亚胺、聚丙烯胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵或明胶中的至少一种。
[0012]进一步，所述金属盐选自：碱金属、碱土金属或过渡金属的硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐或醋酸盐，金属优选为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ti、Mn。
[0013]进一步，所述水溶性聚电解质溶液中，聚电解质的固含量(聚阳离子电解质和聚阴离子电解质的质量和占聚电解质溶液中比例)为10～50％。
[0014]进一步，所述金属掺杂聚电解质涂覆液的粘度为13450～34700mPa
·
s。
[0015]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液，其采用上述方法制得。所得涂覆液能够实现：当均匀涂覆在基材表面，干燥后将涂覆了电解质涂覆液的基材置于pH为2～6的环境中则会自发固化形成固化涂层。
[0016]本专利技术要解决的第三个技术问题是提供一种聚电解质固化涂层的制备方法，所述制备方法为：将上述水溶性性金属掺杂聚电解质涂覆液均匀覆在基材表面，然后干燥形成涂层，最后置于pH为2～6的环境中自发固化形成牢固(稳定的)的聚电解质固化涂层。
[0017]进一步，所述基材为织物、泡沫、木材或膜材料。
[0018]优选的，所述织物为聚酰胺织物、聚酯织物、聚氨酯织物、棉织物、聚乙烯醇缩醛织物或聚丙烯腈织物中的至少一种；所述泡沫为聚氨酯泡沫或聚苯乙烯泡沫；所述膜材料为聚酯膜。
[0019]进一步，将水溶性性金属掺杂聚电解质涂覆液均匀覆在基材表面的方法为：涂覆法或浸泡法；更进一步，所述涂覆法可为喷涂、刮涂或辊涂。
[0020]进一步，置于pH为2～6的环境中静置3～15min自发固化形成聚电解质固化涂层。
[0021]进一步，所述基材需进行预处理；所述预处理方法为：在5～10mol/L的碱溶液(如NaOH溶液)中浸泡5～30分钟。
[0022]进一步，所述干燥的方法为：于60～100℃干燥10～30分钟。
[0023]本专利技术要解决的第四个技术问题是提供一种聚电解质固化涂层，其采用上述方法制得。
[0024]本专利技术要解决的第五个技术问题是提供一种阻燃材料的制备方法，所述制备方法为：先将上述水溶性性金属掺杂聚电解质涂覆液均匀覆在材料表面，再干燥形成涂层，然后置于pH为2～6的环境中自发固化形成阻燃固化涂层，最后经洗涤干燥制得所述阻燃材料。
[0025]进一步，所述材料为织物、泡沫、木材或膜材料。
[0026]进一步，所述阻燃材料中，所述阻燃固化涂层使材料增重10～30wt％。
[0027]进一步，采用蒸馏水洗涤除掉材料表面不稳定的涂层。
[0028]本专利技术要解决的第六个技术问题是提供一种阻燃材料，其采用上述制备方法制得。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030](1)本专利技术通过加入金属盐溶液，在水溶性聚电解质溶液固化前可参与形成离子对和产生配位作用，有助于形成稳定的金属掺杂聚电解质涂覆液。
[0031](2)本专利技术通过pH变化可调控聚电解质的带电荷数，从而调控两种电解质直接的静电作用力强弱，涂覆操作前可获得具有水溶性的聚阳离子和聚阴离子电解质混合涂覆液，涂覆操作后可获得固化快速且稳定附着到材料表面的阻燃涂层；该方法操作简单、用时短、且原料价廉易得。
[0032](3)本专利技术中获得的阻燃涂层具有极低的金属含量，极好的阻燃增强效果(低金属含量下实现了优异的阻燃效果)，可大大提高阻燃涂层的阻燃效率，实现涂层的高效阻燃。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例1～5(分别对应图中的1、2、3、4和5)所得阻燃材料的垂直燃烧测试图；由图1可知：本专利技术不同比例的聚阳离子电解质和聚阴离子电解质所组成的聚合物电解质均可通过垂直燃烧测试，且达到了一定的阻燃效果。
[0034]图2a、图2b和图2c分别为本专利技术实施例1所得阻燃织物不同放大倍数下的SEM图；由图2可知：聚合物电解质涂覆液均匀的分布在纤维表面。
[0035]图3a、图3b和图3c分别为本专利技术对比例1、对比例2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液的制备方法，其特征在于，所述方法为：先将聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液共混制得水溶性聚电解质溶液，然后将金属盐溶液均匀分散到所述水溶性聚电解质溶液中制得水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液；其中，聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液的pH值均为8～12。2.根据权利要求1所述的一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液的制备方法，其特征在于，所述水溶性聚电解质溶液中，聚阳离子电解质和聚阴离子电解质的质量比为1：0.2～5；进一步，所述金属掺杂聚电解质涂覆液中，金属离子占聚电解质总质量的0.5～4
‰
。3.根据权利要求1或2所述的一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液的制备方法，其特征在于，所述聚阴离子电解质包括：聚磷酸铵、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、聚乙烯基磷酸、植酸、六偏磷酸钠、聚乙烯磺酸钠、果胶或海藻酸盐中的至少一种；进一步，所述聚阳离子电解质包括：聚乙烯亚胺、聚丙烯胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵或明胶中的至少一种；进一步，所述金属盐选自：碱金属、碱土金属或过渡金属的硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐或醋酸盐；优选的，金属盐中的金属为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ti或Mn。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液的制备方法，其特征在于，所述水溶性聚电解质溶液中，聚电解质的固含量为10～50％；进一步，所述金属掺杂聚电解质涂覆液的粘度为13450～34700mPa
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s。5.一种水溶性金属掺杂聚电解质涂覆液，其特征在于，所述聚电解质涂覆液采用权利要求1～4...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明军，何佳璘，汪婷，邓瑾妮，何磊，陈涛，罗伟，詹莹娇，徐津，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：
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