一种埃洛石纳米管水滑石复合物及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种埃洛石纳米管水滑石复合物及其制备方法，该复合物是由埃洛石纳米管和水滑石两种无机纳米材料组成，其中所述的水滑石原位生长于埃洛石纳米管的表面，呈片状结构。其制备方法具体包括以下几个步骤：1)将可溶性镁盐和可溶性铝盐溶于去离子水中，室温下搅拌混合均匀；2)向步骤1)所制得的混合盐溶液中加入埃洛石纳米管，然后超声分散形成均匀溶液；3)在强力搅拌状态下，向步骤2)所制得的溶液中缓慢加入由氢氧化钠和碳酸钠组成的溶液，添加结束后，将其置于烘箱中静止晶化一定时间；4)将沉淀物过滤，水洗，干燥，研磨后得到复合物。该复合物可以用作热塑性和热固性类高分子材料的阻燃剂，PVC基高分子材料的热稳定剂和聚氨酯类弹性纤维的耐氯添加剂。
【专利说明】一种埃洛石纳米管水滑石复合物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机非金属类功能材料【技术领域】，特别涉及一种埃洛石纳米管水滑石复合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002]埃洛石纳米管(Halloysite Nanotubes, HNTs)是双层1:1型销娃酸盐(Al2Si205(0H)4.ηΗ20)，由内层的铝氧八面体和外层的硅氧四面体晶格错位卷取而成，具有纳米中空管状结构，其层间存在结晶水，是一种纳米粘土材料。天然的埃洛石纳米管，在我国储量丰富，价廉易得。在高分子材料加工领域，埃洛石纳米管能够显著提高高分子材料的机械性能，如中国专利100348655C公开了一种埃洛石纳米管用于制备聚合物复合材料的方法，添加埃洛石纳米管能显著提高聚合物的力学性能。在聚合物阻燃领域，埃洛石纳米管显示出良好的研宄开发和应用前景，如中国专利102153744A公开了一种埃洛石纳米管增强阻燃型阴离子聚合尼龙的制备方法，该专利通过埃洛石纳米管对阴离子聚合尼龙进行改性，不仅可以起到填充增强作用，而且还能起到阻燃的效果。
[0003]水滑石又名层状双金属氧化物(Layered Double Hydroxide，LDH)，是一种阴离子型无机层状材料，由带正电荷的金属氢氧化物层板和填充于层间的阴离子和结构水分子构成。天然水滑石(Mg6Al (OH) 16C03.4H20)为镁铝复合氢氧化物，在自然界存在较少，主要由人工合成。水滑石具有多种优异的性能:(1)提高聚合物的阻燃性能:如中国专利102617979A公开了一种插层水滑石阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂属于有机/无机复合型，能显著提高高分子材料的强度和阻燃性能；(2)改善高分子材料的热稳定性:如中国专利102531036B公开了一种PVC用镁锌铝三元类水滑石热稳定剂及其制备方法，该产品用作聚氯乙烯热稳定剂显示了优异的热稳定性；(3)提高聚氨酯类弹性纤维的耐氯性能:如中国专利101139751B公开了一种耐氯聚氨酯脲弹性纤维及其制备方法，该专利通过添加水滑石类无机耐氯剂来提高聚氨酯脲弹性纤维的耐氯性和均匀性。
[0004]埃洛石纳米管(HNTs)与水滑石(LDH)在高分子材料改性中已有较多的理论研宄和生产应用，而将二者通过化学方式复合制备出无机/无机复合物尚未有报道。本发明提供了一种埃洛石纳米管水滑石复合物的制备方法，创新的以价廉易得的埃洛石纳米管为基质，水滑石原位生长于埃洛石纳米管的表面，利用埃洛石纳米管和水滑石的协同作用，有效解决了热塑性和热固性类高分子材料的阻燃、PVC基高分子材料的热稳定性和聚氨酯类弹性纤维的耐氯性等技术问题。此外，本发明所涉及的制备方法还具有操作简单，条件温和等优点。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种埃洛石纳米管水滑石复合物的制备方法，其中埃洛石纳米管作为基质，水滑石原位生长于埃洛石纳米管的表面，呈片状结构。二者通过发挥协同作用，能够有效提高热塑性和热固性类高分子材料的阻燃性能、PVC基高分子材料的热稳定性能和聚氨酯类弹性纤维的耐氯性能等技术问题。
[0006]技术方案:本发明提供的一种埃洛石纳米管水滑石复合物及其制备方法，其特征在于包括埃洛石纳米管和水滑石两种无机组分，其中所述的水滑石组装在埃洛石纳米管表面，呈片状结构。
[0007]本发明提供的一种埃洛石纳米管水滑石复合物及其制备方法，所述制备方法包括如下几个步骤:
[0008]1)将可溶性的镁盐和铝盐溶解于去离子水中，室温下搅拌混合均匀；
[0009]2)向步骤1)所制得的混合盐溶液中加入埃洛石纳米管，然后超声分散形成均匀溶液；
[0010]3)在强力搅拌状态下，向步骤2)所制得的溶液中缓慢加入由氢氧化钠和碳酸钠组成的溶液，添加结束后，将其置于烘箱中静止晶化一定时间；
[0011]4)将沉淀物过滤，水洗，干燥，研磨后得到复合物；
[0012]本发明制备方法中，步骤1)中所述的可溶性镁盐的浓度为0.02?1.5mol/L，镁离子与铝离子的摩尔比为2?4:1。
[0013]本发明制备方法中，步骤2)中所述的埃洛石纳米管呈长管状结构，埃洛石纳米管与去尚子水质量比为1: 1000?1:50。
[0014]本发明制备方法中，步骤3)中所述的氢氧化钠和碳酸钠组成的溶液中，氢氧化钠的浓度为0.05?4mol/L，碳酸钠的浓度为0.005?0.6mol/L。
[0015]本发明制备方法中，步骤3)中所述的静止晶化温度为60?100°C，晶化时间为8 ?24h0
[0016]有益效果:本发明与现有材料相比，具有如下优点和效果:
[0017](1)利用天然埃洛石纳米管较大的比表面积和表面负电性，以埃洛石纳米管为基体，水滑石以片状结构原位生长于埃洛石纳米管的表面，其中水滑石与埃洛石纳米管结合牢固不易脱落。
[0018](2)埃洛石纳米管水滑石复合物兼具埃洛石纳米管和水滑石的性能，二者发挥协同作用，可以用作阻燃剂、热稳定剂和耐氯添加剂。
【专利附图】
【附图说明】
:
[0019]图1为埃洛石纳米管水滑石复合物的制备示意图。
[0020]图2为实施例1制备的埃洛石纳米管水滑石复合物的XRD谱图。
【具体实施方式】
[0021]下面用实例来详细描述本发明，但这些实例不得理解为任何意义上对本发明的限制。
[0022]实施例1:
[0023](1)取 MgCl2.6H20 (0.004mol)和 A1C13.6H20 (0.002mol)溶于 200ml 去离子水中，室温下搅拌混合均匀，其中可溶性镁盐的浓度为0.02mol/L，可溶性铝盐的浓度为0.01mol/L ；
[0024](2)将0.2g埃洛石纳米管加入到上述混合盐溶液中，其中埃洛石纳米管与去离子水的质量比为1:1000，超声分散60min后，形成均匀溶液；
[0025](3)将0.012mol NaOH和0.0Olmol Na2C03溶于200ml去离子水中，然后在强力搅拌状态下，将其缓慢滴加到步骤2)所制备的混合溶液中；滴加结束后持续搅拌lh，然后将其在60°C下静止晶化24h ；
[0026](4)将上述沉淀物过滤，水洗，干燥，研磨后得到复合物，其中镁铝摩尔比为2:1。
[0027]实施例2:
[0028](1)取 MgCl2.6Η20(0.06mol)和 A1C13.6Η20(0.02mol)溶于 120ml 去离子水中，室温下搅拌混合均匀，其中可溶性镁盐的浓度为0.5mol/L，可溶性铝盐的浓度为0.167mol/L ；
[0029](2)将1.2g埃洛石纳米管加入到上述混合盐溶液中，其中埃洛石纳米管与去离子水的质量比为1:100，超声分散80min后，形成均匀溶液；
[0030](3)将0.16mol NaOH和0.0lmol Na2C03溶于120ml去离子水中，然后在强力揽拌状态下，将其缓慢滴加到步骤2)所制备的混合溶液中；滴加结束后持续搅拌1.5h，然后将其在80°C下静止晶化12h;
[0031 ] (4)将上述沉淀物过滤，水洗，干燥，研磨后得到复合物，其中镁铝摩尔比为3:1。
[0032]实施例3:
[0033](1)取 MgCl2.6H20 (0.15mol)和 A1C13.6H20 (0.0375mol)溶于 100ml 去离子水中，室温下搅拌混合均匀，其中可溶性镁盐的浓度为1.5mol/L，可溶性铝盐的浓度为
0.375mol/L ；
[0034](2)将2g埃洛石纳米管加入到上述混合盐溶液中，其中埃洛石纳米管与去离子水的质量比为1:50，超声分散lOOrnin后，形成均匀溶液；
[0035](3)将 0.375mol NaOH 和 0.01875mol Na2C03溶于 100ml 去离子水中，然后在强力搅拌状态下，将其缓慢滴加到步骤2)所制备的混合溶液中；滴加结束后持续搅拌2h，然后将其在100°C下静止晶化8h ；
[0036](4)将上述沉淀物过滤，水洗，干燥，研磨后得到复合物，其中镁铝摩尔比为4:1。
【权利要求】
1.一种埃洛石纳米管水滑石复合物，其特征在于该复合物包括埃洛石纳米管和水滑石两种无机组分，其中所述的水滑石呈片状结构组装在埃洛石纳米管表面。
2.根据权利要求1所述的一种埃洛石纳米管水滑石复合物的制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下几个步骤: O将可溶性的镁盐和铝盐溶解于去离子水中，室温下搅拌混合均匀，制得混合盐溶液； 2)向步骤I)所制得的混合盐溶液中加入埃洛石纳米管，然后超声分散形成均匀溶液； 3)在强力搅拌状态下，向步骤2)所制得的溶液中缓慢加入由氢氧化钠和碳酸钠组成的溶液，添加结束后，将其置于烘箱中静止晶化； 4)将沉淀物过滤，水洗，干燥，研磨后得到埃洛石纳米管水滑石复合物。
3.根据权利要求2所述的一种埃洛石纳米管水滑石复合物的制备方法，其特征在于步骤I)所述的可溶性镁盐的浓度为0.02-1.5mol/L，镁离子与铝离子的摩尔比为2~4:1。
4.根据权利要求2所述的一种埃洛石纳米管水滑石复合物的制备方法，其特征在于步骤2)中所述的埃洛石纳米管呈长管状结构，埃洛石纳米管与去离子水质量比为1:1000-1:50ο
5.根据权利要求2所述的一种埃洛石纳米管水滑石复合物的制备方法，其特征在于步骤3)所述的氢氧化钠和碳酸钠组成的溶液中，氢氧化钠的浓度为0.05~4mol/L，碳酸钠的浓度为 0.005-0.6mol/Lo
6.根据权利要求2所述的一种埃洛石纳米管水滑石复合物的制备方法，其特征在于步骤3)所述的烘箱温度为60~100°C，静止晶化时间为8~24h。
【文档编号】C08L101/00GK104479173SQ201410734292
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】薛士壮, 王靖, 王小华, 钱锦, 费长书, 梁红军, 席青 申请人:浙江华峰氨纶股份有限公司