[發明專利]一種難燃高分子材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910615059.4
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110358141B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 拜永孝;張玉金
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08J9/42;C08J7/05;C08J9/36;D06M15/09;D06M11/74;D06M11/13;D06M11/71;D06M15/564;C09D5/18;D06M101/06;D06M101/28;D06M101/32;C08L23/06
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

本發明涉及一種難燃高分子材料的制備方法，將質量濃度為5~8%的石墨烯水溶液或石墨烯醇溶液與質量濃度為2~4%的無機鹽水溶液按1：0.5~1：2的體積比混合，300r/min攪拌10min，通過分子組裝形成復配體系的阻燃劑；再按所述復配體系的阻燃劑質量的0.2~1.0%加入粘結劑，450r/min攪拌30min，得到復配體系的阻燃劑整理液；最后，將所述復配體系的阻燃劑整理液與高分子材料締合在一起，即得難燃高分子材料。本發明方法簡單、成本低廉，所得的難燃高分子材料具有較高的極限氧指數，阻燃效果較好，極限氧指數在38%~52%之間，遠遠優于目前商用阻燃劑的性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，尤其涉及一種難燃高分子材料的制備方法。

背景技術

隨著高分子材料廣泛應用于交通、建筑、室內外裝飾、保溫、隔音、家電等諸多領域，人們對高分子材料性能的要求越來越高，絕大多數高分子材料本身極限氧指數均低于21%，屬于易燃材料。高分子材料易燃，燃燒時熱釋放速率大，熱值高，易傳播，不易熄滅，并且燃燒會產生有毒有害氣體，危害環境，危害人們身體健康，對人們的生命財產安全構成了極大的威脅。

高分子阻燃材料可分為無機和有機、含鹵和無鹵等多種類型。無機阻燃材料主要指氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅系、三氧化二銻等。有機阻燃材料主要以鹵系、氮系和磷系為主，他們通過復配或者反應得到添加型或者反應型復合高分子材料，進而起到阻燃作用。如專利CN 107936341 A中將膨脹型阻燃劑、硅系阻燃劑和無機阻燃劑組合添加于高分子基材中，經過雙螺桿熔融擠出，在注塑機中壓制成型得到高分子阻燃材料。雖然無機阻燃材料具有成本低、熱學性能好，燃燒時有毒氣體少等優點，但是它們也具有機械性能差、填充量大且與基體相容性差等缺陷。如專利CN 109517279 A中，將無鹵磷系協同阻燃劑添加于高分子復合材料中得到阻燃高分子材料，由于無機阻燃劑添加量較多，高分子材料的強度較差。雖然有機型阻燃材料具有阻燃性能好，與基材相容性好，填充量小等優點，但是具有燃燒時發煙量大且產生有毒氣體等缺陷。因此發展低煙、低毒、無鹵、機械性能優越等環保型阻燃高分子材料成為該領域的重要研究課題。二維碳納米材料的出現和發展為解決上述阻燃高分子材料的現有缺陷提供了可能。

石墨烯由于獨特的單原子二維片層結構，比表面積高達2630m²/g可在高分子材料中平面覆蓋和層層疊加，形成致密的物理隔熱層，起到突出的物理隔絕作用，提高阻燃性能；石墨烯還可以與樹脂進行交聯復合，在高分子表面進一步形成一層致密的保護膜，起到隔絕空氣的作用，從而發揮阻燃的效果；并且在高溫下，石墨烯涂層會生成CO₂和水，并生成更致密連續的碳層，起到進一步的阻隔作用，從而提高了高分子材料的阻燃性能。與傳統的阻燃材料相比，添加少量的石墨烯就可以改善聚合物基體的熱穩定性和阻燃性能，而且這一新型阻燃材料具有環保、低毒、綜合性能優異的特點，但阻燃級別較低則限制了石墨烯阻燃劑的適用范圍，于是復配體系的石墨烯阻燃劑作為膨脹型阻燃劑由于其多重阻燃機制以及分子組裝的組分間的協同作用，將成為制備難燃或不燃高分子材料的新途徑和新方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種方法簡單、成本低廉的難燃高分子材料的制備方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種難燃高分子材料的制備方法，其特征在于：將質量濃度為5~8%的石墨烯水溶液或石墨烯醇溶液與質量濃度為2~4%的無機鹽水溶液按1：0.5~1：2的體積比混合，300r/min攪拌10min，通過分子組裝形成復配體系的阻燃劑；再按所述復配體系的阻燃劑質量的0.2~1.0%加入粘結劑，450r/min攪拌30min，得到復配體系的阻燃劑整理液；最后，將所述復配體系的阻燃劑整理液與高分子材料締合在一起，即得難燃高分子材料。

所述質量濃度為5~8%的石墨烯水溶液或石墨烯醇溶液是指在1L去離子水或無水乙醇中加入50~80g石墨烯，攪拌均勻即得；所述石墨烯是指普通石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、改性石墨烯、改性氧化石墨烯中的一種或幾種復配。