CN113845695B - 一种三元纳米复合阻燃剂、阻燃环氧树脂及其制备方法 - Google Patents

一种三元纳米复合阻燃剂、阻燃环氧树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三元纳米复合阻燃剂、阻燃环氧树脂及其制备方法，三元纳米复合阻燃剂的成分包括MXene纳米片、层状双金属氢氧化物和氧化亚铜纳米立方体，按质量百分比计算，其中，5％MXene纳米片、45％层状双金属氢氧化物和50％氧化亚铜纳米立方体根据本发明所述复合阻燃剂的制备方法得到的阻燃剂，对环氧树脂有非常好的阻燃效果，能够大幅度提高环氧树脂的燃烧残炭率和极限氧指数，降低环氧树脂的分解速率，也能提高环氧树脂的机械性能，包括拉伸强度和弯曲强度，而且还能大幅度抑制环氧树脂燃烧时的热量和有毒烟雾的释放。

Description

一种三元纳米复合阻燃剂、阻燃环氧树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及环氧树脂技术领域，具体的说是涉及一种三元纳米复合阻燃剂、阻燃环氧树脂及其制备方法。
背景技术
环氧树脂(EP)的可燃性高，在燃烧过程中会产生大量有毒有害气体，目前的做法，是在环氧树脂中添加阻燃剂来抑制环氧树脂的可燃性，传统的无机阻燃添加剂，例如氢氧化铝、氢氧化镁，需要添加很多才能达到满意的阻燃效果，且传统的阻燃添加剂只能在燃烧过程中抑制聚合材料的热释放速率，而对燃烧过程产生的有毒气体和烟雾没有抑制作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种三元纳米复合阻燃剂及阻燃环氧树脂，三元纳米复合阻燃剂以较低的添加量(≤6％wt)就能使环氧树脂达到很好的阻燃性能，且能降低环氧树脂燃烧过程中的热释放速率，能抑制燃烧过程中产生有毒有害烟雾和气体，并能增强环氧树脂的力学性能。
本发明采用的技术方案为：
一种三元纳米复合阻燃剂，其成分包括MXene纳米片、层状双金属氢氧化物和氧化亚铜纳米立方体，按质量百分比计算，其中，5％MXene纳米片、45％层状双金属氢氧化物和50％氧化亚铜纳米立方体。
MXene纳米片具有高度热稳定性层状结构，可以作为刚性屏障，阻止分解碎片的转移，从而提高聚合物的防火安全性。双金属氢氧化物分解吸热，可以减少聚合物燃烧的放热量，氧化亚铜的催化固碳效果可以减少有害气体和烟雾的产生。三种组分都会产生金属氧化物，可以在燃烧中形成坚固碳层，发挥屏障作用，阻碍热量和氧气转移，提高阻燃性能。
一种三元纳米复合阻燃剂的制备方法，包括：
步骤1，制备MXene纳米片；
先将氟化锂粉末溶解于盐酸中，在该混合液中加入Ti3AlC2粉末，保持搅拌，在水浴条件下反应；然后将产物离心，并用去离子水将产物洗涤；最后将产物分散在水中超声，再放置于离心机中离心分离，制得Ti3C2Tx的分散液；
步骤2，制备CoNi-LDH/MXene；
将步骤1制得的Ti3C2Tx分散液和六水硝酸钴分散于去离子水中，在三口烧瓶中超声搅拌，然后在三口烧瓶中加入含有二甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌制得ZIF-67/MXene溶液；在ZIF-67/MXene溶液中加入含有六水硝酸镍的乙醇溶液，搅拌，然后放置于离心机中离心处理，离心后水洗三次，乙醇洗三次，将产物真空干燥，制得CoNi-LDH/MXene粉末；
步骤3，制备Cu2O/CoNi-LDH/MXene；
将三水硝酸铜溶液和氢氧化钠溶液混合搅拌，再加入抗坏血酸水溶液，在水浴条件下搅拌，然后离心分离，得到沉淀物，将沉淀物用去离子水和乙醇洗涤，最后，将产物在真空干燥，制得氧化亚铜Cu2O纳米立方体粉末；
将Cu2O粉末和步骤2制得的CoNi-LDH/MXene粉末按质量比1:1的比例混合，分散于去离子水中，通过水热处理使二者结合，将产物置于离心机中离心处理，然后取出沉淀物，用水洗三次，乙醇洗三次，然后进行真空干燥，制得结构为层状双金属氢氧化物生长在MXene纳米片上，氧化亚铜纳米立方体附着在层状双金属氢氧化物表面的Cu2O/CoNi-LDH/Mxene三元纳米复合阻燃剂。
双金属氢氧化物生长在MXene纳米片上，氧化亚铜纳米立方体附着在层状双金属氢氧化物表面，形成独特的“片+片+点”层次结构，这种结构可以使三种组分发挥协同阻燃效果，并且能提高聚合物的力学性能。
作为优选实施例，一种三元纳米复合阻燃剂的制备方法，包括：
步骤1，制备MXene纳米片；
先将1g氟化锂粉末溶解于20mL的盐酸中，盐酸浓度为9mol/L，在该混合液中加入1gTi3AlC2粉末，保持搅拌，在35℃水浴条件下反应24h；然后将产物离心，并用去离子水将产物洗涤至pH值达到6-7；最后将产物分散在水中超声1h，再放置于离心机中离心分离，转速为3500rpm，制得Ti3C2Tx的分散液；
步骤2，制备CoNi-LDH/MXene；
将步骤1制得的Ti3C2Tx分散液和5g六水硝酸钴分散于200mL去离子水中，在三口烧瓶中超声搅拌10min，其中Ti3C2Tx分散液包含0.2gTi3C2Tx，然后在三口烧瓶中加入200mL含有6g二甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌12h，制得ZIF-67/MXene溶液；在ZIF-67/MXene溶液中加入200mL含有5g六水硝酸镍的乙醇溶液，搅拌10h，然后放置于离心机中离心处理，离心转速为10000rpm，离心后水洗三次，乙醇洗三次，将产物真空干燥，制得CoNi-LDH/MXene粉末；
步骤3，制备Cu2O/CoNi-LDH/MXene；
将300mL浓度为0.01mol/L的三水硝酸铜溶液和60mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液混合，搅拌30min，再加入60mL浓度为0.5mol/L的抗坏血酸水溶液，在50℃水浴条件下搅拌3h，以10000rpm转速离心分离，得到沉淀物，将沉淀物用去离子水和乙醇洗涤，最后，将产物在60℃真空中干燥，制得氧化亚铜Cu2O纳米立方体粉末；
将Cu2O粉末和步骤2制得的CoNi-LDH/MXene粉末按质量比1:1的比例混合，分散于去离子水中，通过120℃水热处理使二者结合，将产物置于离心机中，以10000rpm转速进行离心处理，然后取出沉淀物，用水洗三次，乙醇洗三次，然后进行真空干燥，制得Cu2O/CoNi-LDH/MXene纳米复合阻燃材料，即制得MXene纳米片、层状双金属氢氧化物和氧化亚铜纳米立方体质量比为1：9：10的CLMXene。
一种阻燃环氧树脂，其成分包括三元纳米复合阻燃剂或其中某单一组分、环氧树脂和固化剂，按质量百分比计算，其中，三元纳米复合阻燃剂或其中某单一组分占2％，环氧树脂占80.4％，固化剂占17.6％，三元纳米复合阻燃剂的成分包括5％MXene纳米片、45％层状双金属氢氧化物和50％氧化亚铜纳米立方体。
掺入2％CLMXene复合阻燃剂的环氧树脂综合性能最佳，提高了环氧树脂的燃烧残炭率和极限氧指数，降低了最大质量损失率，且对应温度降低。
作为优选，所述固化剂为4,4'二氨基二苯甲烷，4,4'二氨基二苯甲烷能够赋予环氧树脂优良的电气性、耐腐蚀性、耐热性、耐冲击强度等优点。
一种阻燃环氧树脂的制备方法，具体包括：将CLMXene或Cu2O或CoNi-LDH或MXene的粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理后，加入环氧树脂搅拌，将烧瓶置于油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入熔融态的固化剂搅拌，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，然后自然降温即制得阻燃环氧树脂。
具体地，CLMXene的掺入质量百分比为2％-6％。以较低的添加量(≤6％wt)就能使环氧树脂达到高效的阻燃性能，2％、4％、6％掺量下的残炭率、极限氧指数都有提高，最大质量损失率、最大质量损失率对应温度都有降低，拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量都有提高。
作为优选实施例，CLMXene的掺入质量百分比为2％，即CLMXene：(环氧树脂+固化剂)＝2：98，其中环氧树脂和固化剂的质量比为4.58:1。
掺入2％CLMXene的复合阻燃剂，其阻燃性能和力学性能的综合表现比掺入2％单组份的Cu2O或CoNi-LDH或MXene的性能更好。掺入4％、6％CLMXene复合阻燃剂时，阻燃性能会更好，但是更多的阻燃剂会破坏环氧树脂的网络结构，导致力学性能下降。
具体地，模具放入烘箱中固化的方法为：在温度为100℃保温2h，然后升温至150℃保温2h。
本发明的有益效果是：
1、根据本发明所述复合阻燃剂的制备方法制备得到“片+片+点”结构的Cu2O/CoNi-LDH/MXene阻燃剂，所述复合阻燃剂对环氧树脂有非常好的阻燃效果，能够大幅度提高环氧树脂的燃烧残炭率和极限氧指数，降低环氧树脂的分解速率，也能提高环氧树脂的机械性能，包括拉伸强度和弯曲强度，而且还能大幅度抑制环氧树脂燃烧时热量和有毒烟雾的释放。
2、本发明所述阻燃环氧树脂中以较低的阻燃剂添加量(≤6％wt)就能达到高效的阻燃性能，所述制备方法得到的阻燃环氧树脂，其阻燃性能好，燃烧过程中热释放速率缓慢，产生的有毒烟雾较少，在降低聚合物火灾毒性方面有优异的表现，且拉伸强度和弯曲强度都较高。
附图说明
图1显示了三元纳米复合阻燃剂及其中间产物的扫描电镜图像；其中，图1(a)显示了MXene的结构；图1(b)显示了CoNi-LDH/MXene的结构；图1(c)显示了CLMXene的整体结构；图1(d)显示了图1(c)的局部放大结构；图1(e)显示了图1(d)的局部放大结构；图1(f)显示了CLMXene的能谱扫描图。
图2是市售环氧树脂与对比例1-3、实施例2-4分别制备得到的阻燃环氧树脂在氮气下的热重曲线；其中，图2(a)是以上环氧树脂在氮气中的TG曲线；图2(b)是以上环氧树脂在氮气中的DTG曲线。
图3是市售环氧树脂与对比例1-3、实施例2-4分别制备得到的阻燃环氧树脂的极限氧指数测试结果。
图4是市售环氧树脂与对比例1-3、实施例2-4分别制备得到的阻燃环氧树脂的力学性能测试结果；其中，图4(a)显示了拉伸强度；图4(b)为弯曲强度和弯曲模量的柱态图，其中左边的立柱为弯曲强度，右边的立柱为弯曲模量。
图5是市售环氧树脂与对比例1-3、实施例2-4分别制备得到的阻燃环氧树脂的锥形量热测试结果；其中，图5(a)显示了最大放热速率；图5(b)显示了总放热量；图5(c)显示了最大产烟速率；图5(d)显示了总产烟量。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
本实施例为一种三元纳米复合阻燃剂的制备方法，具体包括：
步骤1，制备MXene纳米片，MXene纳米片的分子式为Ti3C2Tx。
先将1g氟化锂粉末溶解于20mL的盐酸中，盐酸浓度为9mol/L，在该混合液中加入1gTi3AlC2粉末，保持搅拌，在35℃水浴条件下反应24h；然后将产物离心，并用去离子水将产物洗涤至pH值达到6-7；最后将产物分散在水中超声1h，再放置于离心机中离心分离，转速为3500rpm，制得Ti3C2Tx的分散液。
步骤2，制备CoNi-LDH/MXene，CoNi-LDH为CoNi层双金属氢氧化物。
将步骤1制得的Ti3C2Tx分散液(包含0.2gTi3C2Tx)和5g六水硝酸钴分散于200mL去离子水中，在三口烧瓶中超声搅拌10min，然后在三口烧瓶中加入200mL含有6g二甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌12h，制得ZIF-67/MXene溶液。在ZIF-67/MXene溶液中加入200mL含有5g六水硝酸镍的乙醇溶液，搅拌10h，然后放置于离心机中离心处理，离心转速为10000rpm，离心后水洗三次，乙醇洗三次，将产物真空干燥，制得CoNi-LDH/MXene粉末。
步骤3，制备Cu2O/CoNi-LDH/MXene
将300mL浓度为0.01mol/L的三水硝酸铜溶液和60mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液混合，搅拌30min，再加入60mL浓度为0.5mol/L的抗坏血酸水溶液，在50℃水浴条件下搅拌3h，以10000rpm转速离心分离，得到沉淀物，将沉淀物用去离子水和乙醇洗涤，最后，将产物在60℃真空中干燥，制得氧化亚铜纳米立方体粉末。
将Cu2O粉末和步骤2制得的CoNi-LDH/MXene粉末按质量比1:1的比例混合，分散于去离子水中，通过120℃水热处理使二者结合，将产物置于离心机中，以10000rpm转速进行离心处理，然后取出沉淀物，用水洗三次，乙醇洗三次，然后进行真空干燥，制得Cu2O/CoNi-LDH/MXene纳米复合阻燃材料，即制得MXene纳米片、层状双金属氢氧化物和氧化亚铜纳米立方体质量比为1：9：10的CLMXene，层状双金属氢氧化物生长在MXene纳米片上，氧化亚铜纳米立方体附着在层状双金属氢氧化物的表面，形成了独特的“片+片+点”的结构。
如图1显示了三元纳米复合阻燃剂的扫描电镜图像，(a)是MXene纳米片，(b)是MXene纳米片上生长了双金属氢氧化物，可以清楚的看到LDH的层状结构，(c)～(f)是CLMXene的结构放大和能谱扫描图，可以看到MXene纳米片上的LDH结构和氧化亚铜纳米立方体。
实施例2
本实施例为一种阻燃环氧树脂的制备方法，具体包括：
将2g的Cu2O/CoNi-LDH/MXene粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理1h后，加入80.4g环氧树脂，搅拌30min，将烧瓶置于90℃油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入17.6g熔融态的4,4'二氨基二苯甲烷，搅拌30s，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，固化温度为100℃保温2h，然后升温至150℃保温2h，自然降温即制得阻燃环氧树脂。本实施例中固化剂为4,4'二氨基二苯甲烷。
本实施例中，CLMXene的掺入质量百分比为2％，即CLMXene：(环氧树脂+固化剂)＝2：98，其中环氧树脂和固化剂的质量比为4.58:1。
实施例3
本实施例也是制备一种阻燃环氧树脂的方法，与实施例2的区别在于CLMXene的掺入质量百分比为4％，具体为：将4g的Cu2O/CoNi-LDH/MXene粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理1h后，加入78.8g环氧树脂，搅拌30min，将烧瓶置于90℃油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入17.2g熔融态的4,4'二氨基二苯甲烷，搅拌30s，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，固化温度为100℃保温2h，然后升温至150℃保温2h，自然降温即制得阻燃环氧树脂。
实施例4
本实施例也是制备一种阻燃环氧树脂的方法，与实施例2的区别在于CLMXene的掺入质量百分比为6％，具体为：将6g的Cu2O/CoNi-LDH/MXene粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理1h后，加入77.2g环氧树脂，搅拌30min，将烧瓶置于90℃油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入16.8g熔融态的4,4'二氨基二苯甲烷，搅拌30s，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，固化温度为100℃，保温2h，然后升温至150℃保温2h，自然降温即制得阻燃环氧树脂。
对比例1
本实施例也是制备一种阻燃环氧树脂的方法，与实施例2的区别在于将Cu2O掺入环氧树脂，Cu2O的掺入质量百分比为2％，具体做法是：将2g的Cu2O粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理1h后，加入80.4g环氧树脂，搅拌30min，将烧瓶置于90℃油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入17.6g熔融态的4,4'二氨基二苯甲烷，搅拌30s，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，固化温度为100℃，保温2h，然后升温至150℃保温2h，最后自然降温即制得阻燃环氧树脂。
对比例2
本实施例也是制备一种阻燃环氧树脂的方法，与实施例2的区别在于将CoNi-LDH掺入环氧树脂制备，CoNi-LDH的掺入质量百分比为2％，具体做法是：将2g的CoNi-LDH粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理1h后，加入80.4g环氧树脂，搅拌30min，将烧瓶置于90℃油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入17.6g熔融态的4,4'二氨基二苯甲烷，搅拌30s，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，固化温度为100℃，保温2h，然后升温至150℃，保温2h，最后自然降温即制得阻燃环氧树脂。
对比例3
本实施例也是制备一种阻燃环氧树脂的方法，与实施例2的区别在于将MXene掺入环氧树脂，MXene的掺入质量百分比为2％，具体做法是：将2g的MXene粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理1h后，加入80.4g环氧树脂，搅拌30min，将烧瓶置于90℃油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入17.6g熔融态的4,4'二氨基二苯甲烷，搅拌30s，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，固化温度为100℃，保温2h，然后升温至150℃保温2h，最后自然降温即制得阻燃环氧树脂。
对实施例和对比例进行对比和分析：
将没有掺入三元纳米复合阻燃剂的环氧树脂与对比例1、2、3，实施例2、3、4分别制备得到的阻燃环氧树脂样品在氮气下进行热重分析，研究了样品在氮气下的热降解过程，并且测试了样品的极限氧指数，数据如表1所示。
表1环氧树脂样品在氮气氛下的热重分析和极限氧指数
Figure BDA0003300083890000071
Figure BDA0003300083890000081
由表1可知，阻燃剂的加入提高了环氧树脂的燃烧残炭率和极限氧指数，尤其是三元纳米复合阻燃剂的加入大幅度提高了环氧树脂的燃烧残炭率和极限氧指数，这说明三元纳米复合阻燃剂会催化环氧树脂分解，导致了最大质量损失率对应温度降低，催化分解形成的炭作为屏障，阻碍热量和碎片的传递。添加了2％CLMXene复合阻燃剂的EP的残炭率达到18.38％，比单独添加2％Mxene和2％CoNi-LDH的EP残炭率更高，只略低于2％Cu2O的18.96％，添加4％CLMXene和6％CLMXene环氧树脂的残炭率分别提高到了19.78％和21.32％。
如图2的DTG曲线所示，添加2％CLMXene，最大质量损失速率从纯环氧树脂的1.52％/℃降低到了1.27％/℃，说明添加2％CLMXene阻燃剂可抑制环氧树脂的分解速率。最大质量损失率对应温度从纯环氧树脂的403℃降低到了387.33℃，说明添加2％CLMXene阻燃剂可大幅度抑制环氧树脂燃烧时释放热量。
如图3，添加2％CLMXene的环氧树脂的极限氧指数达到了28.1％，高于单独添加2％Mxene和2％Cu2O的环氧树脂，说明添加2％CLMXene的阻燃剂能够有效提高环氧树脂的燃烧难度。虽然添加2％CoNi-LDH的环氧树脂极限氧指数最高，但是由于LDH易分解，结构坍塌快，2％CoNi-LDH环氧树脂的热重分析结果不佳，残炭率最低，最大质量损失速率也是最高的。
综上所述，三元纳米复合阻燃剂阻燃的效果相比单独添加其中某一种组分更好，且添加2％CLMXene的环氧树脂效果更佳。
CLMXene复合阻燃剂的添加还能够增强EP的力学性能，包括拉伸强度和弯曲强度都得到了提高，力学测试的结果如表2、图4所示。同样的2％添加量，CLMXene复合阻燃剂力学性能的提高超过了单组份的阻燃剂，相比纯环氧树脂，添加2％CLMXene将拉伸强度和弯曲强度分别提高了44.97％和14.72％。证明了添加2％CLMXene结构设计的优越性。
表2环氧树脂样品的力学性能数据
Figure BDA0003300083890000091
通过锥形量热测试，进一步研究了CLMXene复合阻燃剂对环氧树脂燃烧危害性的影响，结果如图5和表3所示。
表3环氧树脂样品锥形量热测试数据
Figure BDA0003300083890000092
纯环氧树脂的最大放热速率和总放热量分别是2171.73kW/m2和128MJ/m2，添加了2％CLMXene后，最大放热速率是1509.29kW/m2，总放热量是98.97MJ/m2，分别降低了30.47％和22.76％。添加4％和6％CLMXene，最大放热速率分别降低了38.26％和43.42％，总放热量分别降低了25.97％和31.22％，说明CLMXene的加入能大幅度抑制环氧树脂燃烧时释放的热量。
许多研究指出，在真正的火灾中，释放大量的烟雾和有毒气体是主要的致命危险。因此，应更多地关注有毒挥发物的抑制。环氧树脂的最大产烟速率和总产烟量分别是0.46m2/s和27.44m2，添加了2％CLMXene后，最大产烟速率是0.42m2/s，总产烟量是21.14m2，分别降低了8.7％和23％。添加4％和6％CLMXene，最大产烟速率分别降低了23.91％和41.3％，总产烟量分别降低了32.94％和42.13％，说明添加CLMXene阻燃剂能降低环氧树脂燃烧时有毒烟雾的释放，在降低聚合物火灾毒性方面有优异的表现。
本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三元纳米复合阻燃剂，其特征在于，其成分包括MXene纳米片、层状双金属氢氧化物和氧化亚铜纳米立方体；按质量百分比计算，其中，5%MXene纳米片、45%层状双金属氢氧化物和50%氧化亚铜纳米立方体；所述三元纳米复合阻燃剂由以下方法制备得到，方法包括：
步骤1，制备5%MXene纳米片；
先将氟化锂粉末溶解于盐酸中，在该混合液中加入Ti3AlC2 粉末，保持搅拌，在水浴条件下反应；然后将产物离心，并用去离子水将产物洗涤；最后将产物分散在水中超声，再放置于离心机中离心分离，制得Ti3C2Tx的分散液；
步骤2，制备45%CoNi-LDH/MXene；
将步骤1制得的Ti3C2Tx分散液和六水硝酸钴分散于去离子水中，在三口烧瓶中超声搅拌，然后在三口烧瓶中加入含有二甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌制得ZIF-67/MXene溶液；在ZIF-67/MXene溶液中加入含有六水硝酸镍的乙醇溶液，搅拌，然后放置于离心机中离心处理，离心后水洗三次，乙醇洗三次，将产物真空干燥，制得CoNi-LDH/MXene粉末；
步骤3，制备50%Cu2O/CoNi-LDH/MXene；
将三水硝酸铜溶液和氢氧化钠溶液混合搅拌，再加入抗坏血酸水溶液，在水浴条件下搅拌，然后离心分离，得到沉淀物，将沉淀物用去离子水和乙醇洗涤，最后，将产物在真空干燥，制得氧化亚铜Cu2O纳米立方体粉末；
将Cu2O粉末和步骤2制得的CoNi-LDH/MXene粉末按质量比1:1的比例混合，分散于去离子水中，通过水热处理使二者结合，将产物置于离心机中离心处理，然后取出沉淀物，用水洗三次，乙醇洗三次，然后进行真空干燥，制得结构为层状双金属氢氧化物生长在MXene纳米片上，氧化亚铜纳米立方体附着在层状双金属氢氧化物表面的Cu2O/CoNi-LDH/Mxene三元纳米复合阻燃剂。
2.基于权利要求1所述一种三元纳米复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，制备MXene纳米片；
先将氟化锂粉末溶解于盐酸中，在该混合液中加入Ti3AlC2 粉末，保持搅拌，在水浴条件下反应；然后将产物离心，并用去离子水将产物洗涤；最后将产物分散在水中超声，再放置于离心机中离心分离，制得Ti3C2Tx的分散液；
步骤2，制备CoNi-LDH/MXene；
将步骤1制得的Ti3C2Tx分散液和六水硝酸钴分散于去离子水中，在三口烧瓶中超声搅拌，然后在三口烧瓶中加入含有二甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌制得ZIF-67/MXene溶液；在ZIF-67/MXene溶液中加入含有六水硝酸镍的乙醇溶液，搅拌，然后放置于离心机中离心处理，离心后水洗三次，乙醇洗三次，将产物真空干燥，制得CoNi-LDH/MXene粉末；
步骤3，制备Cu2O/CoNi-LDH/MXene；
将三水硝酸铜溶液和氢氧化钠溶液混合搅拌，再加入抗坏血酸水溶液，在水浴条件下搅拌，然后离心分离，得到沉淀物，将沉淀物用去离子水和乙醇洗涤，最后，将产物在真空干燥，制得氧化亚铜Cu2O纳米立方体粉末；
将Cu2O粉末和步骤2制得的CoNi-LDH/MXene粉末按质量比1:1的比例混合，分散于去离子水中，通过水热处理使二者结合，将产物置于离心机中离心处理，然后取出沉淀物，用水洗三次，乙醇洗三次，然后进行真空干燥，制得结构为层状双金属氢氧化物生长在MXene纳米片上，氧化亚铜纳米立方体附着在层状双金属氢氧化物表面的Cu2O/CoNi-LDH/Mxene三元纳米复合阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的一种三元纳米复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，制备MXene纳米片；
先将1g氟化锂粉末溶解于20mL的盐酸中，盐酸浓度为9mol/L，在该混合液中加入1gTi3AlC2 粉末，保持搅拌，在35℃水浴条件下反应24h；然后将产物离心，并用去离子水将产物洗涤至pH值达到6-7；最后将产物分散在水中超声1h，再放置于离心机中离心分离，转速为3500rpm，制得Ti3C2Tx的分散液；
步骤2，制备CoNi-LDH/MXene；
将步骤1制得的Ti3C2Tx分散液和5g六水硝酸钴分散于200mL去离子水中，在三口烧瓶中超声搅拌10min，其中Ti3C2Tx分散液包含0.2gTi3C2Tx，然后在三口烧瓶中加入200mL含有6g二甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌12h，制得ZIF-67/MXene溶液；在ZIF-67/MXene溶液中加入200mL含有5g六水硝酸镍的乙醇溶液，搅拌10h，然后放置于离心机中离心处理，离心转速为10000rpm，离心后水洗三次，乙醇洗三次，将产物真空干燥，制得CoNi-LDH/MXene粉末；
步骤3，制备Cu2O/CoNi-LDH/MXene；
将300mL 浓度为0.01mol/L的三水硝酸铜溶液和60mL 浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液混合，搅拌30min，再加入60mL 浓度为0.5mol/L的抗坏血酸水溶液，在50℃水浴条件下搅拌3h，以10000 rpm转速离心分离，得到沉淀物，将沉淀物用去离子水和乙醇洗涤，最后，将产物在60℃真空中干燥，制得氧化亚铜Cu2O纳米立方体粉末；
将Cu2O粉末和步骤2制得的CoNi-LDH/MXene粉末按质量比1:1的比例混合，分散于去离子水中，通过120℃水热处理使二者结合，将产物置于离心机中，以10000rpm转速进行离心处理，然后取出沉淀物，用水洗三次，乙醇洗三次，然后进行真空干燥，制得Cu2O/CoNi-LDH/MXene纳米复合阻燃材料，即制得MXene纳米片、层状双金属氢氧化物和氧化亚铜纳米立方体质量比为1：9：10的Cu2O/CoNi-LDH/MXene。
4.一种基于权利要求1所述三元纳米复合阻燃剂的阻燃环氧树脂，其特征在于，其成分包括所述三元纳米复合阻燃剂、环氧树脂和固化剂；按质量百分比计算，其中，三元纳米复合阻燃剂占2%，环氧树脂占80.4%，固化剂占17.6%，三元纳米复合阻燃剂的成分包括5%MXene纳米片、45%层状双金属氢氧化物和50%氧化亚铜纳米立方体。
5.根据权利要求4所述的阻燃环氧树脂，其特征在于，所述固化剂为4,4'二氨基二苯甲烷。
6.基于权利要求4所述一种阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于，具体包括：将Cu2O/CoNi-LDH/MXene粉末分散在丙酮中，在烧瓶中超声处理后，加入环氧树脂搅拌，将烧瓶置于油浴中搅拌，将丙酮挥发，加入熔融态的固化剂搅拌，将混合物浇入模具中，将模具放入烘箱中固化，然后自然降温即制得阻燃环氧树脂。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于， Cu2O/CoNi-LDH/MXene的掺入质量百分比为2%-6%。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于，Cu2O/CoNi-LDH/MXene的掺入质量百分比为2%，即Cu2O/CoNi-LDH/MXene：（环氧树脂+固化剂）=2：98，其中环氧树脂和固化剂的质量比为4.58:1。
9.根据权利要求6所述的一种阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于， 模具放入烘箱中固化的方法为：在温度为100℃保温2h，然后升温至150℃保温2h。
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