含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法。將聚乙烯亞胺溶解于去離子水中，得到帶正電荷的溶液；將植酸溶解于去離子水中，得到帶負(fù)電荷的溶液；將帶負(fù)電荷的植酸溶液滴加至帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液中，得到聚乙烯亞胺和植酸的絡(luò)合物；將聚乙烯亞胺和植酸的絡(luò)合物溶解于氫氧化鈉稀溶液中，得到絡(luò)合物溶液；將聚乙烯醇溶解于絡(luò)合物溶液中，真空干燥箱中去除氣泡，鼓風(fēng)干燥箱中干燥，得到聚乙烯亞胺和植酸的絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇材料。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜的化學(xué)處理；所得聚乙烯亞胺和植酸絡(luò)合物富含磷和氮元素，所得聚乙烯醇材料阻燃性能好，在紡織、建筑、造紙和包裝等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【專利說明】含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻燃材料的制備方法，尤其涉及一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯醇是一種水溶性高分子材料，具有良好的力學(xué)性能、氣體阻隔性和粘結(jié)性等，廣泛應(yīng)用于紡織、建筑、造紙和包裝等領(lǐng)域。然而，聚乙烯醇易于燃燒，在很大程度上限制了其應(yīng)用。因此，對(duì)聚乙烯醇進(jìn)行有效的阻燃改性顯得尤為重要。
[0003]膨脹型阻燃劑以磷和氮為主要組成元素，其阻燃效果好，低煙且低毒，具有很好的發(fā)展前景。然而，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的阻燃效果，研究者們往往通過化學(xué)合成的方法將磷和氮元素引入阻燃劑分子結(jié)構(gòu)中，往往需要復(fù)雜的合成工藝。
[0004]聚電解質(zhì)絡(luò)合物是由帶相反電荷的聚電解質(zhì)在水溶液中借助靜電作用力結(jié)合而得到的物質(zhì)，無需復(fù)雜的化學(xué)處理即可將功能性元素引入。因此，將含磷和氮元素的聚電解質(zhì)絡(luò)合，制備膨脹型阻燃劑，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法，該方法包括以下步驟:
(1)常溫下，將聚乙烯亞胺加入去離子水中，濃度調(diào)整為0.5-5.0 Wt %，攪拌至均勻透明，采用鹽酸稀溶液和氫氧化鈉稀溶液將PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液；
(2)常溫下，將植酸加入去離子水中，濃度調(diào)整為1.0-10.0wt %，攪拌至均勻透明，采用鹽酸稀溶液和氫氧化鈉稀溶液將PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶負(fù)電荷的植酸溶液；
(3)常溫下，伴隨攪拌，將步驟(2)中制備的帶負(fù)電荷的植酸溶液滴加至步驟(1)中制備的帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌2-3次；60-100 °C條件下，真空干燥箱中干燥12-24 h，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物；
(4)常溫下，將步驟(3)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物加入氫氧化鈉稀溶液中，攪拌至均勻透明，加去離子水將濃度稀釋至1.0-3.0 wt %，采用鹽酸稀溶液和氫氧化鈉稀溶液將其PH值調(diào)至7.0-10.0，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液；
(5)將7-9重量份的聚乙烯醇加入100重量份的步驟(4)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液中；80-100 °C條件下，攪拌至均勻透明；停止攪拌，常溫下，真空干燥箱中干燥12-24 h除去氣泡；60-80 °C條件下，鼓風(fēng)干燥箱中干燥12-48 h除去水分，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇材料。[0007]步驟(1)、(2)和(4)中所述鹽酸稀溶液的濃度為1.0-5.0 mol/L，氫氧化鈉稀溶液的濃度為1.0 mol/L。
[0008]步驟(3)中所得聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物中植酸和聚乙烯亞胺的質(zhì)量比為1-3:1。
[0009]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜的化學(xué)處理；依據(jù)陽離子聚電解質(zhì)和陰離子聚電解質(zhì)在水溶液中的絡(luò)合作用，制備含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物，產(chǎn)物產(chǎn)率高；通過溶液法，將含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物加入聚乙烯醇中，分散效果好；所得聚乙烯醇材料阻燃性能好，在紡織、建筑、造紙和包裝等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]圖1是聚乙烯醇的熱釋放速率曲線。
[0011]圖2是實(shí)施例1制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的熱釋放速率曲線。
[0012]圖3是實(shí)施例2制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的熱釋放速率曲線。
[0013]圖4是實(shí)施例3制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的熱釋放速率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]實(shí)施例中使用的聚乙烯亞胺、植酸、聚乙烯醇、鹽酸和氫氧化鈉均為市購(gòu)材料。其中聚乙烯亞胺為支化聚乙烯亞胺，Mw=25000, Mn=1000O ;植酸為50 wt %的水溶液，使用前先加入過量的無水乙醇使其沉淀，過濾收集沉淀物，真空干燥成白色粉末；聚乙烯醇為1750±50 型。
[0016]實(shí)施例中阻燃性能的測(cè)試方法:微型錐形量熱儀(Govmark MCC-2,美國(guó)),氧氣流速設(shè)置為20 mL/min,氮?dú)饬魉僭O(shè)置為80 mL/min,樣品首先在100°C下恒溫5 min,然后以1°C /sec的速度升溫至600°C，得到熱釋放速率曲線；PHRR:熱釋放速率峰值，單位W/g ；THR:總熱釋放量，單位kj/g。
[0017]實(shí)施例1:
(I)常溫下，將聚乙烯亞胺加入去離子水中，濃度調(diào)整為0.5 Wt %，攪拌至均勻透明，采用1.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至0.5，得到帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液。
[0018](2)常溫下，將植酸加入去離子水中，濃度調(diào)整為1.0 Wt %，攪拌至均勻透明，采用1.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至0.5，得到帶負(fù)電荷的植酸溶液。
[0019](3)常溫下，伴隨攪拌，將1000 ml步驟(2)中制備的帶負(fù)電荷的植酸溶液滴加至1000 ml步驟(1)中制備的帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌2次；100 °C條件下，真空干燥箱中干燥12h，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物14.1 g。
[0020](4)常溫下，將0.5 g步驟(3)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物加入2.5 ml 1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液中，攪拌至均勻透明，加去離子水將其濃度稀釋至1.0wt %，采用1.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至7.0，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液。
[0021](5)將4.5 g聚乙烯醇加入50 g步驟(4)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液中；80 °C條件下，攪拌至均勻透明；停止攪拌，常溫下，真空干燥箱中干燥12 h除去氣泡；80 °C條件下，鼓風(fēng)干燥箱中干燥12 h除去水分，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇材料。
[0022]目標(biāo)樣品，聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的阻燃性能測(cè)試結(jié)果見表1和圖2。
[0023]實(shí)施例2:
(I)常溫下，將聚乙烯亞胺加入去離子水中，濃度調(diào)整為2.0 wt %，攪拌至均勻透明，采用3.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至1.5，得到帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液。
[0024](2)常溫下，將植酸加入去離子水中，濃度調(diào)整為4.0 Wt %，攪拌至均勻透明，采用3.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至1.5，得到帶負(fù)電荷的植酸溶液。
[0025](3)常溫下，伴隨攪拌，將500 ml步驟(2)中制備的帶負(fù)電荷的植酸溶液滴加至500 ml步驟(1)中制備的帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌2次；80 °C條件下，真空干燥箱中干燥18 h，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物27.8 g。
[0026](4)常溫下，將l.0g步驟(3)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物加入5 ml 1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液中，攪拌至均勻透明，加去離子水將其濃度稀釋至2.0 wt%，采用3.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至8.0，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液。
[0027](5)將4.0 g聚乙烯醇加入50 g步驟(4)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液中；90 °C條件下，攪拌至均勻透明；停止攪拌，常溫下，真空干燥箱中干燥18 h除去氣泡；70 °C條件下，鼓風(fēng)干燥箱中干燥18 h除去水分，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇材料。
[0028]目標(biāo)樣品，聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的阻燃性能測(cè)試結(jié)果見表1和圖3。
[0029]實(shí)施例3:
(I)常溫下，將聚乙烯亞胺加入去離子水中，濃度調(diào)整為5.0 wt %，攪拌至均勻透明，采用5.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至5.0，得到帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液。
[0030] (2)常溫下，將植酸加入去離子水中，濃度調(diào)整為10.0 wt %，攪拌至均勻透明，采用5.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至5.0，得到帶負(fù)電荷的植酸溶液。[0031](3)常溫下，伴隨攪拌，將100 ml步驟(2)中制備的帶負(fù)電荷的植酸溶液滴加至100 ml步驟(1)中制備的帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌3次；60 °C條件下，真空干燥箱中干燥24 h，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物10.5 g。
[0032](4)常溫下，將1.5 g步驟(3)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物加入7.5 ml 1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液中，攪拌至均勻透明，加去離子水將其濃度稀釋至3.0wt %，采用5.0 mol/L鹽酸稀溶液和1.0 mol/L氫氧化鈉稀溶液將其pH值調(diào)至7.0，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液。
[0033](5)將3.5 g聚乙烯醇加入50 g步驟(4)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液中；100 °C條件下，攪拌至均勻透明；停止攪拌，常溫下，真空干燥箱中干燥24h除去氣泡；60 °C條件下，鼓風(fēng)干燥箱中干燥48 h除去水分，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇材料。
[0034]目標(biāo)樣品，聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的阻燃性能測(cè)試結(jié)果見表1和圖4。
[0035]表1各實(shí)施例阻燃性能測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)常溫下，將聚乙烯亞胺加入去離子水中，濃度調(diào)整為0.5-5.0 Wt %，攪拌至均勻透明，采用鹽酸稀溶液和氫氧化鈉稀溶液將PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液； (2)常溫下，將植酸加入去離子水中，濃度調(diào)整為1.0-10.0wt %，攪拌至均勻透明，采用鹽酸稀溶液和氫氧化鈉稀溶液將PH值調(diào)至0.5-5.0，得到帶負(fù)電荷的植酸溶液； (3)常溫下，伴隨攪拌，將步驟(2)中制備的帶負(fù)電荷的植酸溶液滴加至步驟(1)中制備的帶正電荷的聚乙烯亞胺溶液中，得到白色沉淀產(chǎn)物；停止攪拌，過濾并收集白色沉淀產(chǎn)物，采用去離子水洗滌2-3次；60-100 °C條件下，真空干燥箱中干燥12-24 h，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物； (4)常溫下，將步驟(3)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物加入氫氧化鈉稀溶液中，攪拌至均勻透明，加去離子水將濃度稀釋至1.0-3.0 wt %，采用鹽酸稀溶液和氫氧化鈉稀溶液將其PH值調(diào)至7.0-10.0，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液； (5)將7-9重量份的聚乙烯醇加入100重量份的步驟(4)中制備的聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物溶液中；80-100 °C條件下，攪拌至均勻透明；停止攪拌，常溫下，真空干燥箱中干燥12-24 h除去氣泡；60-80 °C條件下，鼓風(fēng)干燥箱中干燥12-48 h除去水分，得到聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法，其特征在于:步驟(1)、(2)和(4)中所述鹽酸稀溶液的濃度為1.0-5.0 mol/L，氫氧化鈉稀溶液的濃度為 1.0 mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含磷氮聚電解質(zhì)絡(luò)合物阻燃聚乙烯醇的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所得聚乙烯亞胺和植酸的聚電解質(zhì)絡(luò)合物中植酸和聚乙烯亞胺的質(zhì)量比為1-3:1。
【文檔編號(hào)】C08L29/04GK103951920SQ201410189580
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】張濤, 張寶悅, 陳飛, 王超琪 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)