[发明专利]植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料及其制备方法以及膨胀型防火涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及防火涂料技术领域，尤其涉及植酸掺杂氮化碳‑聚苯胺纳米复合材料及其制备方法以及膨胀型防火涂料及其制备方法。该植酸掺杂氮化碳‑聚苯胺纳米复合材料可应用于增强环氧树脂阻燃性能，同时解决二维片层材料因极易团聚，难以在环氧树脂中分散良好的问题。本发明材料中的植酸为生物质材料，是绿色可持续资源，符合绿色化学理念，且合成材料工艺流程简单易控。所得植酸掺杂氮化碳‑聚苯胺纳米材料制得氮化碳聚苯胺膨胀型防火涂料，体现出优异的阻燃性能，且环境友好。

技术领域

本发明涉及防火涂料技术领域，尤其涉及植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料及其制备方法以及膨胀型防火涂料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂以其优异的力学性能，良好的热稳定性和介电性以及在其他物质表面良好的黏结性，使以环氧树脂为基础的涂料在建筑、船舶、石化行业得到广泛应用。然而，环氧树脂因其易燃且燃烧时生烟巨大，有巨大的火灾隐患，使其在应用时需要对其进行阻燃处理从而提高其火灾安全性能以满足所应用的环境的火灾安全要求。

氮化碳拥有类石墨烯的二维层状结构，具有良好的化学稳定性、热稳定性和力学性能，被广泛应用于环境光催化领域。其表面带有缺陷，且末端含有丰富的氨基使其极易被改性与其他材料相结合成性能或优于两者的复合材料。然而氮化碳层间具有极强范德华力的相互作用，使其极易团聚，难以在环氧树脂中分散良好。

聚苯胺因其合成简单、成本低、导电性可控、环境友好等优点得以广泛研究，已被证实可作为防腐填料用于环氧树脂体系。然而鲜有其在环氧树脂阻燃方面的研究与应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料及其制备方法以及膨胀型防火涂料及其制备方法，该植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料能够很好的分散在环氧树脂中，与膨胀型阻燃体系发挥协同效应，抑制其燃烧时有毒有害烟气的生成与释放，制得一种阻燃性好火灾安全性高的涂料。

本发明的目的在于提供一种植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将片状氮化碳与植酸溶液混合，得到氮化碳分散液；

(2)向氮化碳分散液中加入苯胺，得到溶液A；

(3)将过硫酸铵与植酸溶液混合，得到溶液B；

(4)将溶液B与溶液A混合后进行反应，得到植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料。

优选的，所述片状氮化碳的粒径分布为0.2～5μm。

优选的，步骤(1)和(3)中，所使用的植酸溶液的浓度独立为0.4～0.6mol/L，步骤(2)中苯胺与步骤(1)植酸质量比为3:11～22，步骤(2)中苯胺与步骤(3)中植酸质量比为3:11～22。

优选的，步骤(2)中苯胺的用量为：苯胺与步骤(1)中加入的片状氮化碳的质量比为30：1～3，苯胺与步骤(3)加入的过硫酸铵的摩尔比为1:1～3.5。

本发明的还提供了一种由上述制备方法制备得到的植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料。

本发明还提供了一种由植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料制备的膨胀型防火涂料，所述涂料包括以下组分：植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料、环氧树脂、膨胀阻燃体系，其含量为：植酸掺杂氮化碳-聚苯胺纳米复合材料的质量百分比为0.5～4％，膨胀阻燃体系的质量百分比为8～30％，余量为环氧树脂。

优选的，所述膨胀阻燃体系由脱水剂、成炭剂、发泡剂组成；脱水剂、成炭剂、发泡剂的质量比为3～5:1～3:1～3。

优选的，所述脱水剂为聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐中的一种或几种。