CN105585735A - 一种坡缕石表面改性方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坡缕石表面改性方法，将硼酸分散在无水乙醇中，在30~70℃搅拌5~10min；再将坡缕石原土加入到硼酸的乙醇溶液中，搅拌反应1~6h；加入脂肪胺，继续搅拌反应1~5h；趁热过滤离心，用热乙醇洗洗涤，干燥，即得改性坡缕石。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。

Description

一种坡缕石表面改性方法

技术领域

本发明涉及一种坡缕石表面改性方法，属于材料处理技术领域。

背景技术

随着科技的不断发展进步，高分子材料越来越多的用于人们的日常生活以及工业生产中，但绝大多数聚合物易燃，因而对高分子材料进行阻燃处理也越来越引起人们的重视。由于卤系阻燃剂存在分解产生大量的烟雾及有毒气体危害人们的健康，无卤环保型阻燃剂开始引起人们的重视。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。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种坡缕石表面改性方法，以提高坡缕石表面的疏水性和阻燃性，使得坡缕石能够在高分子基体中较好分散并与之相容。

一、坡缕石的表面改性

本发明坡缕石的表面改性方法，是将硼酸分散在无水乙醇中，在30~70℃搅拌5~10min；再将坡缕石原土加入到硼酸的乙醇溶液中，搅拌反应1~6h；加入脂肪胺，继续搅拌反应1~5h；趁热过滤离心，用热乙醇洗洗涤除去杂质、未反应完的反应物及物理吸附物等，然后在10~50℃下真空干燥，即得改性坡缕石。

所述硼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；十二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，改性后的坡缕石的起始热降解温度从400℃提前到155℃，且残炭量从93.58%降低到86.75%。由此可说明硼酸十二胺接枝到坡缕石表面。

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，改性后的坡缕石在2923cm^-1处出现了亚甲基的特征峰。由此可判断十二胺成功接枝到了坡缕石表面。

3、相容性分析

图3是本发明基体材料（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）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，未改性的坡缕石与基体材料相容后有较大的孔，改性后的坡缕石与基体材料有很好的相容性。

4、阻燃性能分析

本发明改性的坡缕石(PGSB-N)与可膨胀石墨(EG)（按1:3~1:11比例）复配后的阻燃剂应用在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）基体材料中，其阻燃性能如下表：

由上表中的数据可以看出，本发明制备表面改性的坡缕石与可膨胀石墨复配，添加到基体材料（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）中，具有很好的阻燃性能。在最佳比为1:9时阻燃性最佳，氧指数可以达到37.7。

5、机理分析

坡缕石表面带有中等的负电荷，在溶液中显碱性；硼酸为缺电子体的立体结构，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。而且，经过硼酸与脂肪胺处理后，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。

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（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）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9g硼酸溶解在150mL无水乙醇中，加热至70℃搅拌5min；再加入30g坡缕石，搅拌2h；加入6g十二胺，搅拌3h；然后离心过滤，用热乙醇洗涤多次，最后在50℃真空干燥，得到改性坡缕石。

上述改性的坡缕石(PGSB-N)与可膨胀石墨(EG)按1:9比例复配后的阻燃剂，按30%添加到乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）基体材料中制备的阻燃材料的36.5。

实施例2

将12g硼酸溶解在150mL无水乙醇中，加热至60℃搅拌8min；再加入30g坡缕石，搅拌3h；加入9g十二胺，搅拌4h，然后离心过滤，用热乙醇洗涤多次，最后在50℃真空干燥，得到改性坡缕石。

上述改性的坡缕石(PGSB-N)与可膨胀石墨(EG)按1:9比例复配后的阻燃剂，按30%添加到乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）基体材料中制备的阻燃材料的37.1。

实施例3

将15g硼酸溶解在150mL无水乙醇中，加热至50℃搅拌10min；再加入30g坡缕石，70℃下搅拌4h；加入12g十二胺，搅拌6h，然后离心过滤，用热乙醇洗涤多次，最后在50℃真空干燥，得到改性坡缕石。

上述改性的坡缕石(PGSB-N)与可膨胀石墨(EG)按1:9比例复配后的阻燃剂，按30%添加到乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）基体材料中制备的阻燃材料的37.7。

实施例4

将15g硼酸溶解在150mL无水乙醇中，加热40℃至搅拌10min，再加入30g坡缕石，70℃搅拌4h，加入15g十八胺，70℃搅拌2h，然后离心过滤，用热乙醇多次洗涤，最后在50℃真空干燥，得到改性坡缕石。

上述改性的坡缕石(PGSB-N)与可膨胀石墨(EG)按1:9比例复配后的阻燃剂，按30%添加到乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）基体材料中制备的阻燃材料的37.2。

Claims (5)

1.一种坡缕石表面改性方法，将硼酸分散在无水乙醇中，在40~70℃搅拌5~10min；再将坡缕石原土加入到硼酸的乙醇溶液中，搅拌反应1~6h；加入脂肪胺，继续搅拌反应1~5h；趁热过滤离心，用热乙醇洗洗涤，干燥，即得改性坡缕石。

2.如权利要求1所述坡缕石表面改性方法，其特征在于：硼酸与坡缕石原土的质量比为1:2~1:10。

3.如权利要求1所述坡缕石表面改性方法，其特征在于：脂肪胺为十二胺或十八胺。

4.如权利要求3所述坡缕石表面改性方法，其特征在于：脂肪胺与坡缕石原土的质量比为1:2~1:10。

5.如权利要求1所述坡缕石表面改性方法，其特征在于：所述干燥是在20~50℃下真空干燥。