本发明涉及一种坡缕石的表面改性方法，尤其涉及一种采用磷酸和脂肪胺改性坡缕表面的方法，属于材料处理技术领域。
背景技术：
聚合物的应用领域在不断扩大，需要提高其机械、热学和电学性能，以承受日益严格的条件。降低它们的点燃倾向或燃烧效率是同样重要的。传统上，添加含卤阻燃剂来提高聚合物的阻燃性能。但是，在燃烧过程中，含卤阻燃剂会释放出有毒的二噁英和呋喃，这会对人类健康和环境污染造成威胁。因此，迫切的需要我们研究探索高效绿色阻燃的新技术。
目前，高分子纳米复合材料成为阻燃领域最有前途的发展方向之一，由于其较一般的阻燃配方有着显著的优势。层状硅酸盐粘土作为一种极具潜力的材料，可以提高材料的阻燃性及物理性能。其中粘土型阻燃剂由于廉价易得且阻燃效果明显而较常用于聚合物的阻燃。但坡缕石表面呈现出“亲水疏油”的性质而难以均匀的分散在聚合物中，因此对其进行表面改性，提高其与聚合物的相容性很重要。硅烷偶联剂如kh550、kh560等是常用的坡缕石改性剂，其对改善坡缕石与聚合物之间的相容性有一定的影响，但一般很难改善其阻燃性。
zl利用硼酸处理坡缕石后，硼酸被化学吸附到坡缕石表面；再用脂肪胺处理时，其中一部分未反应的羟基与脂肪发生反应生成硼酸盐，从而将长链的脂肪胺接枝到坡缕石表面，提高了坡缕石表面的亲油性，改善了坡缕石与基体材料的相容性和坡缕石在基体材料中的分散性；同时在坡缕石表面引入了阻燃元素b与n，增强了坡缕石本身的阻燃性能。
我们曾利用硼酸处理坡缕石，使硼酸被化学吸附到坡缕石表面；再用脂肪胺处理，其中一部分未反应的羟基与脂肪发生反应生成硼酸盐，从而将长链的脂肪胺接枝到坡缕石表面，提高了坡缕石表面的亲油性，改善了坡缕石与基体材料的相容性和坡缕石在基体材料中的分散性；同时在坡缕石表面引入了阻燃元素b与n，增强了坡缕石本身的阻燃性能。但是这种方法利用的是坡缕石对硼酸的吸附性能，力学性能不够优异。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种采用磷酸和脂肪酸改性坡缕石阻燃剂表面的方法。
一、坡缕石的表面改性
首先将磷酸分散在无水乙醇中，并在30~70℃条件下搅拌5~10min；再将坡缕石原土加入到磷酸的乙醇溶液中，搅拌反应1~6h；再加入脂肪胺，继续搅拌反应1~5h；然后趁热过滤离心，并且用热乙醇洗涤，最后在10~60℃下真空干燥，即得改性的坡缕石阻燃剂。
所述磷酸与坡缕石原土的质量比为1:2~1:10。
所述脂肪胺为十二胺或十八胺，脂肪胺与坡缕石原土的质量比为1:2~1:10。
二、改性后坡缕石的结构和性能
下面对本发明改性的坡缕石的结构和性能进行分析说明，并与坡缕石原土作比较。
1．热重分析
图1是本发明表面改性的坡缕石与原始坡缕石的热重曲线图。从图1可以看出，与未改性的坡缕石相比，表面改性的坡缕石的残碳量从56.65%提高到62.84%。由此可说明十二胺和磷酸成功接枝到坡缕石表面，也表明了p、n阻燃剂的协同作用可以有效的提高阻燃性。
2．红外分析
图2是本发明表面改性的坡缕石与原始坡缕石的红外对比图。从图2可以看出，与未改性的坡缕石相比，红外光谱峰在2987cm-1、2850cm-1处出现了两个新增加的峰，这是亚甲基对称和非对称伸缩振动吸收峰，据此可以说明十二胺通过坡缕石与磷酸的反应，成功接枝到了坡缕石表面，极大地改善了基体材料的力学性能。
3．相容性分析
图3是本发明基体材料eva与发明表面改性的坡缕石复配的断裂面对比图。从图3可以看出，与未改性的坡缕石相比，改性后的坡缕石只存在很少的孔及片状结构，说明通过磷酸与十二胺化学修饰的坡缕石在基体材料中有很好的相容性。
4．机理分析
在复合材料热分解过程中，磷酸分解产生的po·是一种自由基捕获剂，它可以与聚合物燃烧时产生的氢原子结合，抑制聚合物继续分解为易燃的小分子物质；此外，磷系阻燃剂在燃烧时易脱水，可以有效的降低聚合物表面的温度及稀释气相中可燃物的浓度，和可膨胀石墨的膨胀效应协同作用阻挡热量传递。改性后的坡缕石吸热分解产生的水蒸汽不仅能稀释氧气的浓度，而且可以冷却复合材料表面的温度。同时，来自基体材料分解产生的炭层与修饰坡缕石接枝的十二胺所形成的炭层，一方面通过界面作用填充坡缕石结构中的孔道，另一方面通过整体作用包覆在材料的表面。随着炭层的增加，保护层的厚度越厚，越有利于火苗的熄灭。
附图说明
图1是本发明表面改性的坡缕石与原始坡缕石的热重曲线图。
图2是本发明表面改性的坡缕石与原始坡缕石的红外对比图。
图3是本发明基体材料eva与发明表面改性的坡缕石复配的断裂面对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例来对本发明坡缕石表面改性的技术方案进行较为详细的说明。
实施例1
将3g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70oc下搅拌5min；加入30g坡缕石，搅拌2h；加入3g十二胺，搅拌3h；然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例2
将3g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70oc下搅拌8min；加入30g坡缕石，搅拌3h；加入3g十二胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例3
将6g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌5min；加入30g坡缕石，搅拌2h；加入3g十二胺，搅拌3h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例4
将6g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌8min；加入30g坡缕石，搅拌3h；加入3g十八胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例5
将9g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70oc下搅拌8min；加入30g坡缕石，搅拌3h；加入3g十二胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例6
将9g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌3h，加入6g十二胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例7
将9g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入6g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例8
将12g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入3g十二胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例9
将12g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入6g十二胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例10
将12g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入6g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例11
将15g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入6g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例12
将15g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入9g十二胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例13
将15g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入9g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例14
将18g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入6g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例15
将18g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入9g十二胺，搅拌4h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例16
将18g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入9g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例17
将21g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入9g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
实施例18
将21g磷酸分散在150ml无水乙醇中，在70℃下搅拌10min；加入30g坡缕石，搅拌4h，加入12g十二胺，搅拌5h，然后趁热过滤离心，用热乙醇多次洗涤，最后在60℃烘箱内真空干燥，即得到改性坡缕石。
上述各实施例改性的坡缕石（pgs@p-n）与可膨胀石墨（eg）复配后（按1:3~1:11比例复配）的阻燃剂应用在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（eva）基体材料中，其氧指数（loi）如表1：
由表1中的数据可以看出，将改性的坡缕石与可膨胀石墨复配，添加到基体材料eva中，当改性坡缕石与可膨胀石墨的比为1:9时阻燃性最佳，氧指数可以达到36.3。