一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂、制备方法及其应用，属于阻燃材料技术领域。所述阻燃剂由有机阳离子和过渡金属取代型多金属氧酸阴离子组成，所述有机阳离子为咪唑类有机阳离子、吡啶类有机阳离子、季铵类有机阳离子或季鏻类有机阳离子；所述过渡金属为铁、钴、镍、铜、锌或锰。所述阻燃剂通过在水相或有机相中进行阴阳离子交换后制备得到。所述阻燃剂以过渡金属取代型杂多酸作为催化阻燃活性中心，可有效提高阻燃改性后复合材料的阻燃性能。料的阻燃性能。料的阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂、制备方法及其应用，属于阻燃材料


技术介绍

[0002]树脂聚合物如环氧树脂具有优异的物理性能、化学性能、粘结性能和耐腐蚀性能等，因此广泛应用于电子电气、机械制造、化工防腐、航空航天等国民社会生活和国防军工建设的各个领域；然而大多数树脂聚合物属于可燃、易燃材料，且燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快，通常还伴随大量有毒烟气的释放和熔融滴落，因此其制品在使用过程中的火灾安全隐患极大，严重威胁国民人身和财产安全。随着新技术的不断兴起，电子电气及航空航天等行业对树脂材料的需求越来越大的同时，对制品的耐热性能和阻燃性能的要求也越来越高，例如电容器、散热器、及电源供应单元等常见的电子组件在发生短路时容易成为着火源，因此靠近这些组件的高分子材料必须具备一定的阻燃特性，而树脂聚合物的易燃性极大地限制了其在这些对阻燃性能有一定要求的电子电气工业和复合材料领域的应用。因此，提高树脂聚合物的阻燃性能是解决材料的火灾安全隐患、保障国家经济和社会安全的关键性举措，在电子电气、信息通讯、机械制造、航空航天等各领域有着极为重要的战略需求背景。
[0003]目前，国内外树脂聚合物阻燃改性发展面临的共同挑战在于：(1)阻燃剂与树脂基体的相容性问题，多数添加型阻燃剂与树脂基体的相容性较差，极易对材料本身的加工性能、力学性能等造成不可逆的负面影响，或随时间推移出现阻燃剂迁移析出和相分离等现象；(2)阻燃剂的安全性问题，以卤系化合物为代表的多数高效阻燃剂对人体和环境的危害性极大，尽管欧盟已发布相关的指令法规以限制使用这些具有安全隐患的阻燃剂，但缺少可替代的环境友好型高效阻燃剂。因此，研究开发与材料相容性好，不恶化基体固有性能、阻燃效率高、且环境友好的新型阻燃剂是环氧树脂材料阻燃改性领域亟需解决的重大难题。
[0004]多金属氧簇(Polyoxometalates，简称POMs)是一类由氧原子与钼、钨、钒、铌、钽等高价态前过渡金属原子形成的配位多面体通过共角、共边、或共面桥接生成的金属
‑
氧簇化合物，具有多样化可调控的结构和氧化还原活性。通过调控POMs抗衡阳离子类型如引入离子液体(ionic liquids)阳离子，制备POMs 基离子液体(POM
‑
ILs)可用于阻燃材料领域，例如中国专利申请201510981817.6 和201310315174.2，然而上述专利申请中所公开的POM
‑
ILs均是作为阻燃协效剂与其他传统阻燃剂配合使用。专利技术人研究发现，上述POM
‑
ILs在不复配或修饰磷系、氮系、硅系等阻燃剂或阻燃基团的情况下，直接作为阻燃剂用于对高分子材料进行阻燃改性的效果极差，如何得到可直接作为阻燃剂使用的 POM
‑
ILs，现有技术中目前尚无相关报道。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂、制备方法及其应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂，所述阻燃剂由有机阳离子和过渡金属取代型多金属氧酸阴离子组成，所述有机阳离子为咪唑类有机阳离子、吡啶类有机阳离子、季铵类有机阳离子或季鏻类有机阳离子；所述过渡金属为铁、钴、镍、铜、锌或锰。
[0008]优选的，所述有机阳离子为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑阳离子、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑阳离子、1
‑
己基
‑3‑
甲基咪唑阳离子、1
‑
辛基
‑3‑
甲基咪唑阳离子、1
‑
十二基
‑3‑
甲基咪唑阳离子、N
‑
乙基吡啶阳离子、N
‑
丁基吡啶阳离子、N
‑
己基吡啶阳离子、 N
‑
辛基吡啶阳离子、四丁基季铵阳离子、四戊基季铵阳离子、四庚基季铵阳离子、四辛基季铵阳离子、三辛基甲基季铵阳离子、十二烷基三甲基季铵阳离子、三丁基乙基季鏻阳离子、三丁基己基季鏻阳离子或四丁基季鏻阳离子。
[0009]优选的，所述过渡金属取代型多金属氧酸阴离子为[Mn
IV
Mo9O
32
]6‑
、 [Ni
IV
Mo9O
32
]6‑
、[H6Co
III
Mo6O
24
]3‑
、[H6Fe
II
Mo6O
24
]4‑
、[H6Ni
II
Mo6O
24
]4‑
、 [H6Cu
II
Mo6O
24
]4‑
、[H6Zn
II
Mo6O
24
]4‑
、[H6Ni
II
W6O
24
]4‑
、[H6Mn
II
W6O
24
]4‑
、 [H4Co
II4
P2W
18
O
70
]10
‑
、[H4Cu
II4
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O
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]10
‑
、[H4Zn
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O
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]10
‑
、 [H4Ni
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或[H4Mn
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。
[0010]优选的，所述有机阳离子为1
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乙基
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甲基咪唑阳离子、四戊基季铵阳离子、四庚基季铵阳离子或四丁基季鏻阳离子；所述过渡金属取代型多金属氧酸阴离子为[H6Ni
II
Mo6O
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]4‑
、[H4Ni
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O
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、[H4Mn
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O
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、[H6Cu
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、 [H4Cu
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或[H4Co
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂，其特征在于：所述阻燃剂由有机阳离子和过渡金属取代型多金属氧酸阴离子组成，所述有机阳离子为咪唑类有机阳离子、吡啶类有机阳离子、季铵类有机阳离子或季鏻类有机阳离子；所述过渡金属为铁、钴、镍、铜、锌或锰。2.如权利要求1所述的一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂，其特征在于：所述有机阳离子为1
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乙基
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甲基咪唑阳离子、1
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丁基
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甲基咪唑阳离子、1
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甲基咪唑阳离子、1
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甲基咪唑阳离子、1
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甲基咪唑阳离子、N
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乙基吡啶阳离子、N
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丁基吡啶阳离子、N
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己基吡啶阳离子、N
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辛基吡啶阳离子、四丁基季铵阳离子、四戊基季铵阳离子、四庚基季铵阳离子、四辛基季铵阳离子、三辛基甲基季铵阳离子、十二烷基三甲基季铵阳离子、三丁基乙基季鏻阳离子、三丁基己基季鏻阳离子或四丁基季鏻阳离子。3.如权利要求1所述的一种过渡金属取代型杂多酸基离子液体阻燃剂，其特征在于：所述过渡金属取代型多金属氧酸阴离子为[Mn
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、[Ni
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、[H4Co
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。4.如权利要求1所述的一种过渡金属取代型杂多酸基离...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕红金，曾影，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：