一种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料及其制备方法_4

文档序号:9722063阅读:来源:国知局
涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为90 %的丙酮与水的混合溶液浸泡24h,后用大量丙酮溶液清洗3次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,60C,真空度
0.05MPa条件下烘干24h ;
[0089]6)有机磷杂化的α-ZrP在250°C条件下烘焙3min,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距为1.6Onm(20 = 5.51°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂3_氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)和有机磷亚磷酸组成,APTES插在α-ZrP层间,亚磷酸与α-ZrP表面与层间的APTES的端基反应,APTES在α-ZrP上的接枝率为15.78 %,有机磷含量约为12 %,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的起始分解温度为375°C ;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0090]实施例7
[0091 ] 一种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0092]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为90W,时间为50min ;机械搅拌的转速为800r/min,时间为50min分散于三氯甲烷中,分散后α-ZrP的浓度为0.02g/ml;
[0093]2)加入小分子乙胺反应,乙胺与α-ZrP的摩尔比为1:4.0,加入乙胺反应的时间为1.8h;
[0094]3)滴加硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)继续反应;APTMS的滴加量与α-ZrP的质量比为2:1;滴加速率为1.5ml/min;继续反应的时间为8h;
[0095]4)添加次膦酸继续反应;次膦酸的滴加量与APTMS的摩尔比为1.5:1;反应温度为60°C,继续反应时间5h;
[0096]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为98%的丙酮与水的混合溶液浸泡36h,后用大量丙酮溶液清洗5次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,80C,真空度
0.1MPa条件下供干36h;
[0097]6)改性的α-ZrP有机磷杂化材料在320°C条件下烘焙lOmin,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距为1.68nm(2Θ = 5.51°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)和次膦酸组成,APTMS插在α-ZrP层间,次膦酸与分布在α-ZrP层间和表面的APTMS端基反应,APTMS在α-ZrP上的接枝率为9.78%,有机磷含量为7.36 %,有机磷杂化α-ZrP阻燃材料起始分解温度为362°C;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0098]实施例8
[0099]—种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0100]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为60W,时间为25min ;机械搅拌的转速为500r/min,时间为30min分散于四氢呋喃中,分散后α-ZrP的浓度为0.0lg/ml ;
[0101]2)加入小分子甲胺反应,甲胺与α-ZrP的摩尔比为1:3.0,加入甲胺反应的时间为1.5h;
[0102]3)滴加硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)继续反应;APTMS的滴加量与α-ZrP的质量比为1.5:1;滴加速率为1.lml/min;继续反应的时间为5h;
[0103]4)添加苯基次膦酸继续反应;苯基次膦酸的滴加量与APTMS的摩尔比为2:1;反应温度为70°C,继续反应时间6h;
[0104]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为92 %的丙酮与水的混合溶液浸泡30h,后用大量丙酮溶液清洗4次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,66°C,真空度0.08MPa条件下烘干30h;
[0105]6)改性的α-ZrP有机磷杂化材料在300°C条件下烘焙6min,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距为1.76nm(20 = 5.0l°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)和苯基次膦酸组成,APTMS插在α-ZrP层间,苯基次膦酸与分布在α-ZrP表面和层间的APTMS端基形成化学键,APTMS在α-ZrP上的接枝率为14.32 %,有机磷含量为11.08%,有机磷杂化α-ZrP阻燃材料起始分解温度为377°C ;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0106]实施例9
[0107]—种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0108]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为60W,时间为35min ;机械搅拌的转速为650r/min,时间为25min分散于三氯甲烷中,分散后α-ZrP的浓度为0.009g/ml;
[0109]2)加入小分子乙胺反应,乙胺与α-ZrP的摩尔比为1:2.5,加入乙胺反应的时间为
0.9h;
[0110]3)再滴加硅烷偶联剂异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(IPTS)继续反应;IPTS的滴加量与α-ZrP的质量比为1.2:1;滴加速率为0.6ml/min ;继续反应的时间为7h ;
[0111]4)添加2-( 二苯基膦酰基)-1,4-苯二酚继续反应;2-( 二苯基膦酰基)-1,4_苯二酚的滴加量与IPTS的摩尔比为1.5:1;反应温度为60°C,继续反应时间3h;
[0112]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为96 %的丙酮与水的混合溶液浸泡26h,后用大量丙酮溶液清洗5次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,66°C,真空度0.07MPa条件下烘干32h;
[0113]6)改性的α-ZrP有机磷杂化材料在280°C条件下烘焙5min,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,层间距为
2.05nm(29 = 4.30°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(IPTS)和2-(二苯基膦酰基)-1,4-苯二酚组成,IPTS插在α-ZrP层间,2_(二苯基膦酰基)-1,4_苯二酚与分布在α-ZrP表面和层间的IPTS端基形成化学键IPTS在α-ZrP上的接枝率为16.41 %,有机磷含量为12.78%,有机磷杂化α-ZrP阻燃材料起始分解温度为387°C;有机磷杂化α-ZrP阻燃材料能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。
[0114]实施例10
[0115]—种有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的制备方法,步骤为:
[0116]1)将α-ZrP在室温条件下,超声并机械搅拌,超声功率为50W,时间为20min ;机械搅拌的转速为200r/min,时间为20min分散于四氢呋喃溶液中,分散后α-ZrP的浓度为0.005g/ml ;
[0117]2)加入小分子正丙胺反应,正丙胺与α-ZrP的摩尔比为1:2.0,加入正丙胺反应的时间为0.6h;
[0118]3)滴加硅烷偶联剂3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)继续反应;APTES的滴加量与α-ZrP的质量比为0.5:1;滴加速率为0.lml/min;继续反应的时间为3h;
[0119]4)添加苯氧基膦酰二氯继续反应;苯氧基膦酰二氯的滴加量与APTES的摩尔比为1:1;升高温度至80°C,继续反应6h;
[0120]5)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP有机磷杂化材料,固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪;洗涤是先在浓度为90 %的丙酮与水的混合溶液浸泡24h,后用大量丙酮溶液清洗3次直至产物中无残留的反应原料;烘干为置于真空烘箱中,60°C,真空度0.05MPa条件下烘干24h;
[0121]6)有机磷杂化的α-ZrP在250°C条件下烘焙3min,即得到有机磷杂化α-ZrP阻燃材料,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料外观为白色粉末,并为层状化合物,该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料的层间距为1.82nm(20 = 4.86°);该有机磷杂化α-ZrP阻燃材料由a-ZrP、硅烷偶联剂3_氨基丙基-三乙氧基硅烷(APTES)和有机磷苯氧基膦酰二氯组成,APTES插在α-ZrP层间,苯氧基膦酰二氯与α-ZrP表面与层间的APTES的端基反应,APTES在α-ZrP上的接枝率为13.56%,有机磷含量约为10.34%,该有机磷杂化α-ZrP阻
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