[發明專利]磷氮高負載石墨烯阻燃劑的制備方法

有效

• 申請號: 201610047831.3
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105418971B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 黃國波;方國忠;吳鴻飛
• 申請（專利權）人: 黃國波
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種阻燃劑的制備方法，特別涉及一種磷氮高負載石墨烯阻燃劑的制備方法。該方法包括如下步驟：(1)取異氰酸酯與氧化石墨烯進行表面接枝反應，制得異氰酸酯功能化石墨烯；(2)上述異氰酸酯功能化石墨烯與樹枝狀大分子聚酰胺?胺(PAMAM)反應，制得樹枝狀大分子功能化石墨烯；(3)上述樹枝狀大分子功能化石墨烯與磷酰氯化合物進行反應，制得所述的磷氮高負載石墨烯阻燃劑。本發明制得的磷氮高負載石墨烯阻燃劑不僅能阻燃改性高分子材料，而且能提高高分子材料的力學性能。

技術領域

本發明涉及一種阻燃劑的制備方法，特別涉及一種磷氮高負載石墨烯阻燃劑的制備方法。

背景技術

隨著聚合物/石墨烯納米復合材料研究的深入，聚合物/石墨烯納米復合材料的阻燃性能引起了國內外學者廣泛的關注。作為一種新型的阻燃材料，與傳統填充聚合物相比，具有阻燃效能高、環保低毒、綜合性能優異等優點。與傳統填充聚合物相比，聚合物/石墨烯納米復合材料雖然具有添加量少和阻燃效能高等優點，但由于阻燃級別較低嚴重限制其使用范圍。為了進一步提高聚合物/石墨烯納米復合材料的阻燃性能，利用石墨烯與其它阻燃劑復配共同改性高分子材料。研究表明，在相同添加量條件下，聚合物/石墨烯/阻燃劑納米復合材料的阻燃性能均優聚合物/石墨烯和聚合物/阻燃劑復合材料，可見阻燃劑和石墨烯具有一定的協同阻燃作用。但這種體系只是通過兩者簡單的物理共混得到，石墨烯和阻燃劑在聚合物基體中很難實現均勻分散，嚴重影響在材料燃燒過程中兩者協同阻燃作用的發揮。通過化學反應將阻燃劑負載到石墨烯表面，制得新型的功能化石墨烯阻燃劑，不僅提高石墨烯在聚合物基體的分散性以及材料的力學性能，而且能顯著增強阻燃劑與石墨烯協同阻燃作用。有學者將六氯環三磷腈、丙烯酸羥乙酯接枝到石墨烯表面得到功能化石墨烯(FGO)，再加入到苯乙烯單體中通過原位聚合制得聚苯乙烯/功能化石墨烯(PS/FGO)納米復合材料。與純PS相比，添加3wt％FGO的PS的熱釋放速率峰值下降了53％，CO和CO₂釋放速率峰值分別下降了66％和54％，大大降低了基體材料阻燃性能，拓寬了其在火災安全領域的應用(J Mater Chem，2012年，第22卷)。也有人利用N-氨乙基哌嗪與石墨烯表面的羧基脫水反應制得AEPZ-GO，再與含磷化合物DAMP(由二氯磷酸甲酯與丙烯酸羥乙酯反應制得)繼續反應，制得一種新型的磷氮化合物功能化石墨烯，添加3wt％該功能化石墨能使聚乙烯的熱釋放速率峰值降低了約30％，使聚乙烯的極限氧指數從18.5％上升至20.5％(Ind EngChem Res，2014年，第53卷)。將聚哌嗪雙螺環磷酸酯酰胺(PPSPB)通過化學反應接枝到石墨烯，制得一種新型膨脹型阻燃劑功能化石墨烯(CRG-PPSPB)。PPSPB的有機化改性不僅提高石墨烯在聚合物基體的分散性以及材料的力學性能，而且能顯著增強膨脹型阻燃劑與石墨烯協同阻燃作用，與純EVA樹脂相比，添加1wt％CRG-PPSPB的EVA復合材料的熱釋放速率峰值下降了約56％(Mater Chem Phys，2012年，第135卷)。

發明內容

本發明提供一種磷氮高負載石墨烯阻燃劑的制備方法，該方法制備操作簡便、易于工業化。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種磷氮高負載石墨烯阻燃劑的制備方法，該方法包括如下步驟：(1)取異氰酸酯與氧化石墨烯進行表面接枝反應，制得異氰酸酯功能化石墨烯；(2)上述異氰酸酯功能化石墨烯與樹枝狀大分子聚酰胺-胺(PAMAM)反應，制得樹枝狀大分子功能化石墨烯；(3)上述樹枝狀大分子功能化石墨烯與磷酰氯化合物進行反應，制得所述的磷氮高負載石墨烯阻燃劑。發明所述的磷氮高負載石墨烯阻燃劑，其結構中磷氮化合物通過化學鍵負載在石墨烯上。步驟(1)在反應結束后，可采用過濾等常規分離方法分離得到異氰酸酯功能化石墨烯，步驟(2)在反應結束后，可采用過濾等常規分離方法分離得到樹枝狀大分子功能化石墨烯。

作為優選，該方法包括如下步驟：

(1)在第一溶劑中，三異氰酸酯與氧化石墨烯于0～90℃反應2～8小時，分離得異氰酸酯功能化石墨烯；