一种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料及其制备方法_3

文档序号:9722063阅读:来源:国知局
温度为368°C;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0050] 实施例2
[0051 ] 一种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0052]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为90W,时间为50min ;机械搅拌的转速为800r/min,时间为50min分散于三氯甲烷中,分散后α-ZrP的浓度为0.02g/ml;
[0053]2)加入小分子乙胺反应,乙胺与α-ZrP的摩尔比为1:4.0,加入乙胺反应的时间为
1.8h;
[0054]3)滴加硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)继续反应;APTMS的滴加量与α-ZrP的质量比为2:1;滴加速率为1.5ml/min;继续反应的时间为8h;
[0055]4)添加甲基膦酸继续反应;甲基膦酸的滴加量与APTMS的摩尔比为1.5:1;反应温度为60°C,继续反应时间5h;
[0056]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为98%的丙酮与水的混合溶液浸泡36h,后用大量丙酮溶液清洗5次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,80°C,真空度0.1MPa条件下烘干36h;
[0057]6)改性的α-ZrP有机磷杂化材料在320°C条件下烘焙lOmin,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距为1.84nm( 2Θ = 4.80°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由α-ZrP、硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)和甲基膦酸组成,APTMS插在α-ZrP层间,甲基膦酸与分布在α-ZrP层间和表面的APTMS端基反应,APTMS在α-ZrP上的接枝率为9.62%,有机磷含量为7 %,有机磷杂化α-ZrP阻燃材料起始分解温度为365°C ;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0058]实施例3
[0059]一种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0060]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为60W,时间为30min ;机械搅拌的转速为500r/min,时间为30min分散于DMF中,分散后α-ZrP的浓度为0.008g/ml;
[0061 ] 2)加入小分子正丙胺反应,正丙胺与α-ZrP的摩尔比为1:2.2,加入正丙胺反应的时间为0.9h;
[0062]3)滴加硅烷偶联剂3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)继续反应;APTES的滴加量与α-ZrP的质量比为1.0:1;滴加速率为1.2ml/min;继续反应的时间为5h;
[0063]4)添加甲基膦酰二氯继续反应;甲基膦酰二氯的滴加量与APTES的摩尔比为2:1;反应温度为40°C,继续反应时间4h;
[0064]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为92 %的丙酮与水的混合溶液浸泡28h,后用大量丙酮溶液清洗4次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,65°C,真空度0.06MPa条件下烘干28h;
[0065]6)改性的α-ZrP有机磷杂化材料在260°C条件下烘焙5min,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距1.81nm(20 = 4.86° );该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)和甲基膦酰二氯组成,APTES插在α-ZrP层间,甲基膦酰二氯与分布在α-ZrP表面和层间的MPMS端基形成化学键,APTES在α-ZrP上的接枝率为10.28%,有机磷含量为8.5%,有机磷杂化α-ZrP阻燃材料起始分解温度为374°C;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0066]实施例4
[0067]一种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0068]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为60W,时间为25min ;机械搅拌的转速为500r/min,时间为30min分散于四氢呋喃中,分散后α-ZrP的浓度为0.01g/ml ;
[0069]2)加入小分子甲胺反应,甲胺与α-ZrP的摩尔比为1:3.0,加入甲胺反应的时间为
1.5h;
[0070]3)滴加硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)继续反应;APTMS的滴加量与α-ZrP的质量比为1.5:1;滴加速率为1.lml/min;继续反应的时间为5h;
[0071]4)添加苯基磷酸继续反应;苯基磷酸的滴加量与APTMS的摩尔比为2:1;反应温度为70°C,继续反应时间6h;
[0072]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为92 %的丙酮与水的混合溶液浸泡30h,后用大量丙酮溶液清洗4次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,66°C,真空度0.08MPa条件下烘干30h;
[0073]6)改性的α-ZrP有机磷杂化材料在300°C条件下烘焙6min,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距为1.76nm(20 = 5.00°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)和苯基膦酸组成,APTMS插在α-ZrP层间,苯基膦酸与分布在α-ZrP表面和层间的APTMS端基形成化学键,APTMS在α-ZrP上的接枝率为
I1.26%,有机磷含量为9.8%,有机磷杂化α-ZrP阻燃材料起始分解温度为366°C;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0074]实施例5
[0075]—种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0076]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为60W,时间为35min ;机械搅拌的转速为650r/min,时间为25min分散于三氯甲烷中,分散后α-ZrP的浓度为0.009g/ml;
[0077]2)加入小分子乙胺反应,乙胺与α-ZrP的摩尔比为1:2.5,加入乙胺反应的时间为
0.9h;
[0078]3)再滴加硅烷偶联剂异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(IPTS)继续反应;IPTS的滴加量与α-ZrP的质量比为1.2:1;滴加速率为0.6ml/min ;继续反应的时间为7h ;
[0079]4)添加磷酸继续反应;磷酸的滴加量与IPTS的摩尔比为1.5:1;反应温度为60°C,继续反应时间3h;
[0080]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为96 %的丙酮与水的混合溶液浸泡26h,后用大量丙酮溶液清洗5次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,66°C,真空度0.07MPa条件下烘干32h;
[0081 ] 6)改性的α-ZrP有机磷杂化材料在280°C条件下烘焙5min,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距为1.65nm(2Θ = 5.34°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(IPTS)和苯基膦酸二甲酯组成,IPTS插在α-ZrP层间,苯基膦酸二甲酯与分布在α-ZrP表面和层间的IPTS端基形成化学键IPTS在α-ZrP上的接枝率为12.19%,有机磷含量为10.5%,有机磷杂化α-ZrP阻燃材料起始分解温度为380°C ;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0082]实施例6
[0083]一种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0084]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为50W,时间为20min ;机械搅拌的转速为200r/min,时间为20min分散于四氢呋喃溶液中,分散后α-ZrP的浓度为0.005g/ml ;
[0085]2)加入小分子正丙胺反应,正丙胺与α-ZrP的摩尔比为1:2.0,加入正丙胺反应的时间为0.6h;
[0086]3)滴加硅烷偶联剂3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)继续反应;APTES的滴加量与α-ZrP的质量比为0.5:1;滴加速率为0.lml/min;继续反应的时间为3h;
[0087]4)添加亚磷酸继续反应;亚磷酸的滴加量与APTES的摩尔比为1:1;升高温度至80°C,继续反应6h;
[0088]5)固相产物经分离、洗
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