本发明涉及高分子材料改性用化合物领域，尤其涉及一种利用多巴胺诱导过渡金属离子对氢氧化镁表面改性方法。
背景技术：
氢氧化镁具有典型的片层结构，有纯度高、粒径小、可进行原位包覆改性等优点。但氢氧化镁具有较高的表面能，未经改性的氢氧化镁易于团聚，分散性能差。其次，氢氧化镁具有很好的亲水性能，而多数聚合物基体材料则是疏水的，两者的相容性差，氢氧化镁过量使用会影响高分子基材的加工性能和力学性能。此外，高填充氢氧化镁导致无机阻燃剂与基体材料的界面处产生裂纹的夹生现象。改善氢氧化镁与高分子基材的相容性并保证基材的加工性能和力学性能的有效途径是对氢氧化镁进行表面改性。
多巴胺是一种生物神经递质，具有多功能表面沉积能力，可以简单地通过碱性水溶液中多巴胺盐酸盐（dopa）的自聚合特性轻易地涂覆在几乎所有类型的表面上。同时，聚多巴胺还有良好的成炭能力，有望改善材料的成炭和阻燃特性。此外，聚多巴胺及其衍生物因其表面具有丰富的氨基、儿茶酚基团和类似石墨的n掺杂碳的优良前体被广泛用于生物医学科学，传感，水处理，聚合物纳米复合材料，能量储存/转化和催化等领域。
过渡金属离子将影响某些聚合物材料性能，它们可以催化聚合物基体交联以及促进成炭物质的生成，进一步抑制聚合物的燃烧。人们越来越关注将过渡金属离子用于控制合成与阻燃剂中。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用多巴胺诱导过渡金属离子对氢氧化镁表面改性方法，克服现有技术的不足，通过温和的反应将过渡金属离子和多巴胺成功包覆在氢氧化镁表面，相比于单一添加氢氧化镁使高分子基材具有更高的阻燃效率、热稳定性和疏水性。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种利用多巴胺诱导过渡金属离子对氢氧化镁表面改性方法，其特征在于，所述方法利用不同过渡金属离子与多巴胺络合，并以液相沉积的方式使氢氧化镁的表面改性，具体合成步骤如下：
1）分散：将0.5-1g的氢氧化镁超声分散在1000-1500ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应，称取0.5-1g的多巴胺、0.213-0.426g的过渡金属化合物加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21-1.815g的ph8.5的缓冲液，常温搅拌最少12小时；3）分离，离心洗涤后干燥，制得改性过后的氢氧化镁。
所述步骤2）中的缓冲液为tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)、trisbufferedsaline(tbs)、phosphatebuffersaline(pbs)、tris硼酸(tbe)缓冲液中的任一种。
所述步骤2）中的多巴胺为盐酸多巴胺（dopa）、n-3,4-二羟基苯乙基甲基丙乙烯酸胺（dma）、6-硝基多巴胺、6-氰基多巴胺、6-羧基多巴胺中的任一种。
所述步骤2）中的过渡金属化合物为fecl2、fecl3、feo、fe2o3、fe(oh)2、fe(oh)3、feso4·7h2o、fe2(so4)3、coo、co(oh)2、cocl2、coso4、nio、ni2o3、ni(oh)2、niso4、nicl2、ni(no3)2、cuo、cu2o、cu(oh)2、cucl、cus、cu2s、cuso4、cuso4·5h2o、cucn。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）通过温和的反应将过渡金属离子和多巴胺成功包覆在氢氧化镁表面，提高了表面疏水性。2）本发明利用多巴胺良好的成炭性以及捕捉燃烧过程中自由基离子特性与氢氧化镁独特的热分解特性赋予其阻燃、抑烟的优异性能相结合，可以显著提高材料的阻燃、抑烟、防熔滴等性能。3）本发明充分发挥了过渡金属离子促进基体交联的特性，形成具有机械强度的炭保护层，起到抑制火焰发展和传播作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：
以下通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
实施例1
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.5g的盐酸多巴胺（多巴胺）、0.213g的fecl3（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例2
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.8g的盐酸多巴胺（多巴胺）、0.213g的fecl3（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例3
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.2g的盐酸多巴胺（多巴胺）、0.213g的fecl3（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例4
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.5g的盐酸多巴胺（多巴胺）、0.426g的fecl3（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例5
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.5g的盐酸多巴胺（多巴胺）、0.213g的nicl2（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例6
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.5g的6-硝基多巴胺（多巴胺）、0.213g的fecl3（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例7
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.5g的6-氰基多巴胺（多巴胺）、0.213g的fecl3（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例8
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.5g的6-硝基多巴胺（多巴胺）、0.213g的cocl2（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
实施例9
1）分散：将0.5g的氢氧化镁超声分散在1000ml的蒸馏水中，超声处理30min；2）反应：称取0.5g的6-硝基多巴胺（多巴胺）、0.213g的cucn（过渡金属化合物）加入到分散的氢氧化镁溶液中，搅拌10min后加入1.21g的tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)(ph8.5)缓冲液(ph8.5)，常温搅拌12小时；2）分离：离心洗涤后干燥制得表面功能化氢氧化镁。
将未改性氢氧化镁与上述实施例1-9进行疏水性测试和热重分析，多巴胺诱导过渡金属离子对氢氧化镁表面改性的疏水性及热稳定性能见表一，可见，实施例1相较于其他实施例不但热稳定性更高，疏水性也更好，这大大扩展无机阻燃剂的应用领域。
表一
上述实施例中，步骤2）中的缓冲液除tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)外，也可选用trisbufferedsaline(tbs)、phosphatebuffersaline(pbs)、tris硼酸(tbe)缓冲液中的任一种。多巴胺除盐酸多巴胺（dopa）、6-硝基多巴胺、6-氰基多巴胺以外，还可选用6-羧基多巴胺、n-3,4-二羟基苯乙基甲基丙乙烯酸胺（dma）中的任一种。
步骤2）中的过渡金属化合物除fecl3、nicl2、cocl2、cucn以外，还可以选用fecl2、feo、fe2o3、fe(oh)2、fe(oh)3、feso4·7h2o、fe2(so4)3、coo、co(oh)2、coso4、nio、ni2o3、ni(oh)2、niso4、ni(no3)2、cuo、cu2o、cu(oh)2、cucl、cus、cu2s、cuso4、cuso4·5h2o中的任一种。