[发明专利]一种多酸插层表面共价改性的层状双氢氧化物阻燃剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多酸插层表面共价改性的层状双氢氧化物阻燃剂及其制备方法，采用沉淀法制备层状双氢氧化物，然后通过与层状双氢氧化物表面羟基反应共价修饰上含磷氮有机化合物，最后采用剥离重组法，用含磷Keggin型多酸插层改性层状双氢氧化物。本发明不仅能够解决层状双氢氧化物与基体相容性差的问题，还能结合含磷氮有机化合物高效阻燃的特点，同时避免了长链表面活性剂改性层状双氢氧化物对阻燃性能的影响；再将具有催化活性的含磷Keggin型多酸引入到层状双氢氧化物中，与层状双氢氧化物协同作用，将极大增强催化能力，使得阻燃效率大大提高；在保证较低阻燃剂添加量即能达到良好阻燃效果的同时，维持甚至提高了加入阻燃剂后的高分子的力学性能。

技术领域

本发明属于有机—无机阻燃技术领域，具体涉及一种多酸插层表面共价改性的层状双氢氧化物阻燃剂及其制备方法。

背景技术

随着高分子工业的快速发展，高分子材料在各个行业得到了极大应用，涉及到人们的衣食住行。但由于高分子材料自身易燃的特点，使其在一些应用场景中受到了限制，甚至造成了严重火灾事故，导致了极大的生命和财产损失。目前，使用阻燃添加剂以降低高分子材料的可燃性是有效的途径。

在火灾发生时，含卤阻燃剂会释放有害物质造成“二次伤害”而受到限制。磷系、氮系乃至磷氮协同阻燃剂因符合环保要求得到了大量应用，其中9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物就是磷系阻燃剂典型代表。

常用的阻燃剂还包括无机阻燃剂，它们无烟低毒，价格低廉。其中层状双氢氧化物(LDH)就有着广泛应用。LDH由类水镁石层板组成，这些层板上的二价金属阳离子(如Mg²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等)，一部分与羟基形成八面体配体结构，而另一部分则被三价金属阳离子(如Al³⁺、Cr³⁺、Ga³⁺、In³⁺、Mn³⁺、Fe³⁺等)取代，进而形成带正电荷的层板。LDH受热时会释放层间水分子以及脱出羟基，从而吸收大量热能，同时分解后的固体可以吸收酸性气体。但是无机阻燃剂阻燃效率低，实际使用时需大量添加，由于与高分子基体相容性差，易对高分子材料的力学性能造成不良影响。常用阴离子表面活性剂对LDH进行改性以改善相容性，但表面活性剂的烷烃长链会削弱阻燃性能。

Keggin型多酸是一类结构明确的阴离子型金属氧化物，其具有独特的物理和化学性质，已用来发展工业上广泛应用的催化材料。同时，Keggin型多酸例如咪唑类阳离子的keggin型磷钼酸等在阻燃领域也得到了应用，但咪唑类阳离子的keggin型磷钼酸价格昂贵，极大限制了其工业化应用。同时，由于多酸的结晶行为和高的结晶能，使其在应用中易团聚，不利于阻燃效果的发挥。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种多酸插层表面共价改性的层状双氢氧化物阻燃剂及其制备方法，提供一种高效阻燃抑烟、成本低廉、绿色环保的含磷Keggin型多酸与含磷氮化合物改性的层状双氢氧化物阻燃剂，在解决LDH与高分子基体相容性差，阻燃效率低的同时，实现多元素协同高效阻燃。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案之一是：

一种多酸插层表面共价改性的层状双氢氧化物阻燃剂，其为含磷Keggin型多酸插层含磷氮有机化合物共价改性的层状双氢氧化物。