[發明專利]一種金屬有機框架修飾石墨氮化碳/不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料制備方法及其應用

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• 申請號: 201910431900.4
• 申請日: 2019-05-21
• 公開（公告）號: CN110183831A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 喻源;陳忠偉;張慶武
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08L67/06
• 分類號: C08L67/06;C08K9/04;C08K3/28;C08G83/00;C01B21/082
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本發明公開了金屬有機框架修飾石墨氮化碳/不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料。該復合阻燃材料主要由以下重量份原料組成：不飽和聚酯96～100份，三聚氰胺10～20份，對苯二甲酸5份，氯化鐵六水合物2份，引發劑2份。將適量金屬有機框架修飾石墨氮化碳、引發劑和不飽和聚酯樹脂充分混合后固化成型，即得產物。本發明的優點在于：(1)提供的金屬有機框架修飾石墨氮化碳僅需水熱法即能合成成功，合成路線簡單、原料成本低廉、反應條件溫和；(2)提供的復合阻燃材料在石墨氮化碳與不飽和聚酯之間相容性較差的問題；(3)提供的復合阻燃材料阻燃劑的添加量低，對力學性能影響較小。并且燃燒時不產生有毒氣體，綠色環保。(4)提供的復合阻燃材料比純不飽和聚酯樹脂具有更好的阻燃性能和熱穩定性。

技術領域

本發明屬于碳材料雜化阻燃高分子技術領域，具體涉及一種金屬有機框架修飾氮化碳/不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料制備方法及其應用。

背景技術

不飽和聚酯樹脂因為其成本低、易加工、優異的耐腐蝕性和電性能，是使用最廣泛的熱固性樹脂之一。然而，不飽和聚酯樹脂及其復合材料在燃燒時會產生大量煙霧，特別是當鹵素阻燃劑用作添加劑時，會伴隨產生有毒氣體，如氯化氫、溴化氫和一氧化碳等。因此，為了擴大不飽和聚酯樹脂的應用范圍，要求人們開發環保和高效的不飽和聚酯樹脂阻燃復合材料。

最近，二維納米材料在阻燃聚合物復合材料的制備和應用中引起了廣泛的關注。其中，石墨氮化碳具有優異的熱穩定性和光穩定性。并且，石墨氮化碳合成路線方便，原料成本低。但是，石墨氮化碳與不飽和聚酯樹脂的相容性較差。另一方面，金屬有機骨架本身的多孔結構能提升聚合物復合材料的熱穩定性。因此，本發明開發了一種新型的金屬有機骨架修飾石墨氮化碳阻燃材料，并制備不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料，提高不飽和聚酯樹脂復合材料的阻燃性能和熱穩定性。

專利CN101386669A公開了一種反應型阻燃不飽和聚酯樹脂復合材料，但合成路線復雜且需要的原材料過多。CN101544815A和CN103524975A公開了兩種復配型阻燃不飽和聚酯樹脂復合材料，但兩個專利添加量都過大。本發明提供的金屬有機框架修飾石墨氮化碳/不飽和聚酯復合阻燃材料合成路線較簡單，且阻燃劑添加量低。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種金屬有機框架修飾石墨氮化碳/不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種金屬有機框架修飾石墨氮化碳/不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料，所述不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料主要由以下重量份原料組成：不飽和聚酯96～100份，三聚氰胺10～20份，對苯二甲酸5份，氯化鐵六水合物2份，引發劑2份。

所述引發劑為過氧化苯甲酰。

一種上述金屬有機框架修飾石墨氮化碳/不飽和聚酯樹脂復合阻燃材料的制備方法，主要包括以下步驟：

(1)稱取三聚氰胺加入帶蓋的陶瓷坩堝中，并使用馬弗爐在550℃下煅燒4小時，在自然冷卻后，使用瑪瑙研缽將黃色產物研磨成粉末，得到石墨氮化碳；

(2)將對苯二甲酸加入到N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌直到對苯二甲酸充分溶解，得到溶液A；

(3)將石墨氮化碳加入到溶液A中，攪拌5分鐘，得到溶液B；

(4)將氯化鐵六水合物加入到溶液B中，攪拌30分鐘，得到溶液C；

(5)將溶液C引入聚四氟乙烯襯里的鋼制高壓釜中，在150℃下加熱12小時，冷卻至室溫后，將漿液離心并分別用N，N-二甲基甲酰胺，乙醇和去離子水洗滌，再在80℃的真空烘箱中干燥12小時，得到顆粒A；

(6)將顆粒A在350℃空氣中退火2小時，得到金屬有機框架修飾石墨氮化碳；