一种玄武岩纳米片及其制备方法

本发明涉及玄武岩纳米材料，具体而言，涉及一种玄武岩纳米片及其制备方法。

背景技术：

1、玄武岩纤维是一种无机环保绿色高性能纤维材料，主要由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成，通过高温熔融玄武岩矿石并拉丝而成，具有类似于天然矿石的硅酸盐，废弃后可在环境中生物降解。玄武岩纤维作为我国四大纤维之一，已实现工业化生产和应用，常见于纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护材料等领域。

2、随着电子电器等科技的快速发展，玄武岩纤维材料的应用日益广泛，随之而来的是对材料形态等方面的更高需求。如公开号为cn114477199a的专利，就提供了一种玄武岩纳米片及其制备方法，通过依次表面刻蚀、深度刻蚀、分散粉碎等的处理，可将玄武岩鳞片制成精密度更高的玄武岩纳米片。进一步地，如公开号为cn115044079a的专利，提供了一种芳纶纳米纤维掺杂玄武岩纳米片复合绝缘膜及其制备方法，通过掺杂的方式将芳纶纳米纤维与玄武岩纳米片结合，从而赋予玄武岩纳米片更高的强度、耐温性能等。然而，上述绝缘膜中，将芳纶纳米纤维掺杂玄武岩纳米片时，芳纶纳米纤维与玄武岩纳米片的孔隙结合可控性低，表现为掺杂不均匀或不充分，导致产品性能参差的问题。

3、基于上述情况，现需要一种产品性能稳定的高性能玄武岩纳米片材料。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题：

2、现有的玄武岩片状材料中，为提升玄武岩片材的材料性能，或赋予其特殊应用场景下所需的特性，通常向玄武岩片材中接入其他具有改性功能的材料进行复合，从而根据需求提升玄武岩片材的整体使用效果。然而，针对提升玄武岩片材的硬度或耐受性等的改性处理中，存在玄武岩片材产品性能参差不齐、且不稳定不长效。

3、本发明采用的技术方案：

4、本发明提供了一种玄武岩纳米片，包括改性玄武岩鳞片以及钙钛矿，且所述改性玄武岩鳞片与所述钙钛矿通过配位键合连接；按质量计，所述改性玄武岩鳞片与所述钙钛矿的用量比为1.2-1.5:0.5-0.85。

5、优选地，所述玄武岩鳞片的片层厚度为3-20μm。

6、优选地，其厚度为20-45nm。

7、本发明还提供了一种上述玄武岩纳米片的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)制备改性玄武岩鳞片；

9、(2)制备钙钛矿前驱液；

10、(3)将改性玄武岩鳞片加入至钙钛矿前驱液中，加热至50-65℃反应，后降温至25-35℃反应，粉碎，干燥，得到所述玄武岩纳米片。

11、优选地，步骤(1)中，改性玄武岩鳞片的制备方法，包括如下步骤：取清洁后的玄武岩纤维鳞片，加入至1.5-2.8％体积分数的含酰胺基硅烷偶联剂-乙醇溶液，加入催化剂，搅拌反应，抽滤干燥，得到所述改性玄武岩鳞片。

12、优选地，所述含酰胺基硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：取氨基硅烷偶联剂和二甲苯，混合均匀，置于5-10℃反应，且反应过程中滴加冰醋酸；反应结束后，蒸馏除杂，得到所述含酰胺基硅烷偶联剂。

13、优选地，氨基硅烷偶联剂与二甲苯的质量比为1:2.5-3。

14、优选地，反应开始时，以0.5-1.5ml/min匀速滴加冰醋酸，且冰醋酸总滴加量与氨基硅烷偶联剂等质量。

15、优选地，步骤(2)中，钙钛矿前驱液的制备方法，包括如下步骤：取钙钛矿，加入1.5-3倍体积的有机溶剂中，超声分散，得到所述钙钛矿前驱液。

16、优选地，步骤(3)中，50-65℃温度下的反应时间为1-2.5h，25-35℃温度下的反应时间为0.5-1.25h。

17、本发明的有益效果表现在：

18、本发明的玄武岩纳米片，先对玄武岩鳞片进行酰胺基化改性处理，再结合钙钛矿进行复配，通过钙钛矿中的配位离子与酰胺基进行配位结合，在偶极作用下，酰胺基与铅离子配位效应明显增强，降低玄武岩与其他材料改性复合而导致的缺陷态密度，使玄武岩材料性能更稳定可控和长效；进一步地，在配位结合时，通过适当加热反应，钙钛矿中的钙离子与玄武岩鳞片实现硅氧钙共价结合，形成晶体连接，从而提升玄武岩材料的强度，且在严苛环境中保持长效稳定。

技术特征：

1.一种玄武岩纳米片，其特征在于，包括改性玄武岩鳞片以及钙钛矿，且所述改性玄武岩鳞片与所述钙钛矿通过配位键合连接；

2.根据权利要求1所述的玄武岩纳米片，其特征在于，所述玄武岩鳞片的片层厚度为3-20μm。

3.根据权利要求1所述的玄武岩纳米片，其特征在于，其厚度为20-45nm。

4.一种权利要求1至3中任意一项所述的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，改性玄武岩鳞片的制备方法，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，所述含酰胺基硅烷偶联剂的制备方法，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，氨基硅烷偶联剂与二甲苯的质量比为1:2.5-3。

8.根据权利要求6所述的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，反应开始时，以0.5-1.5ml/min匀速滴加冰醋酸，且冰醋酸总滴加量与氨基硅烷偶联剂等质量。

9.根据权利要求4所述的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，钙钛矿前驱液的制备方法，包括如下步骤：

10.根据权利要求4至9中任意一项所述的玄武岩纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，50-65℃温度下的反应时间为1-2.5h，25-35℃温度下的反应时间为0.5-1.25h。

技术总结本发明涉及玄武岩纳米材料技术领域，针对现有的改性玄武岩片材存在的产品性能参差不齐、且不稳定不长效的问题，公开了一种玄武岩纳米片及其制备方法，所述玄武岩纳米片包括改性玄武岩鳞片以及钙钛矿，且所述改性玄武岩鳞片与所述钙钛矿通过配位键合连接；按质量计，所述改性玄武岩鳞片与所述钙钛矿的用量比为1.2‑1.5:0.5‑0.85。先对玄武岩鳞片进行酰胺基化改性处理，再结合钙钛矿进行复配，通过钙钛矿中的配位离子与酰胺基进行配位结合，在偶极作用下，酰胺基与铅离子配位效应明显增强，降低玄武岩与其他材料改性复合而导致的缺陷态密度，使玄武岩材料性能更稳定可控和长效。技术研发人员：符东,杨函,邓远方,赖川,周绿山,龚燕川,樊平,钟彬受保护的技术使用者：四川文理学院技术研发日：技术公布日：2024/11/21