[發明專利]一種氮磷氟共摻雜氧化石墨烯/聚酯樹脂復合物及其制備方法

在審

• 申請號: 202010041846.5
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111154087A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 許國徽;賈林;孫杰風;褚海濤;虞振宇
• 申請（專利權）人: 浙江光華科技股份有限公司
• 主分類號: C08G63/692
• 分類號: C08G63/692;C08G63/688;C08G63/685;C08G63/682;C08K3/04;C08K9/04;C09D167/02;C09D5/18
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 張燕

本發明公開了一種氮磷氟共摻雜氧化石墨烯/聚酯樹脂復合物及其制備方法，屬于復合材料的制備技術領域，特別適用于阻燃聚酯樹脂領域。本研究通過水熱反應，在催化劑條件下，將羥基化離子液體接枝改性氧化石墨烯，并將其超聲分散于DMF溶劑中，備用；然后將氮磷氟共摻雜氧化石墨烯的DMF溶液和新戊二醇混合攪拌，超聲，并加入二元酸、擴鏈劑和催化劑，升溫235?245℃酯化聚合，得到具有一定酸值和粘度的氮磷氟共摻雜氧化石墨烯(NPF?doped GO)/聚酯樹脂復合物。采用本發明得到的復合物，具有很高的極限氧指數，以及高強的機械性能，非常適合用作涂料用樹脂的阻燃領域。

技術領域

本發明屬于氧化石墨烯修飾聚酯樹脂復合物的制備，特別適合用于阻燃聚酯樹脂領域。

背景技術

聚酯樹脂是一種主要依靠羥基和羧基發生熔融聚合而生成的高分子聚合物，以羧基或者羥基封端，分為飽和和不飽和兩大類；它們具有很好的戶外耐久性、耐溫性、安全無毒，生產過程安全環保，且易加工成型，作為一種材料被廣泛應用于電子封裝材料、粘結樹脂、涂料涂裝樹脂以及其各個領域。和環氧樹脂類似，由于合成單體和分子結構的局限，其極限氧指數只有20.2％，當將其用于涂料涂裝時，作為保護層的漆膜，一旦遇到明火，它將劇烈燃燒造成安全隱患；因此開發一種高阻燃性能的涂料用聚酯樹脂是非常有必要的。一般認為，阻燃劑分為反應型和添加型，反應型阻燃劑是指將阻燃劑以化學鍵的形式結合在基體樹脂中，具有更好的阻燃效果。

氧化石墨烯具有原料儲存豐富，阻燃效率、成碳率高的特點，是一種具備廣闊應用前景的綠色阻燃劑，它具有優異的增強性、阻燃協效性和抗菌性能，但是其由于巨大的表面能，很容易團聚，無法以粉體形式均勻地分散到樹脂合成中去；離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現液態的、完全由陰陽離子所組成的鹽，能夠在催化劑作用下，接枝到氧化石墨烯表面官能團中去，將含有氮磷氟元素的離子液體修飾氧化石墨烯，得到的改性物質可能成為更佳的阻燃劑。

本發明針對現有聚酯材料和阻燃領域中的技術問題，提出采用水熱反應，在催化劑條件下，將羥基化離子液體接枝改性氧化石墨烯，并將其超聲分散于DMF溶劑中，備用；然后將氮磷氟共摻雜氧化石墨烯的DMF溶液和新戊二醇混合攪拌，超聲，并加入二元酸、擴鏈劑和催化劑，升溫235-245℃酯化聚合，得到具有一定酸值和粘度的氮磷氟共摻雜氧化石墨烯(NPF-doped GO)/聚酯樹脂復合物。

文獻檢索結果表明，采用本發明合成的NPF-doped GO/聚酯樹脂復合物及其合成方法鮮有報道。

發明內容

本發明針對現有材料技術和應用中的不足，研究通過水熱反應，在催化劑條件下，將羥基化離子液體接枝改性氧化石墨烯，并將其超聲分散于DMF溶劑中，備用；然后將氮磷氟共摻雜氧化石墨烯的DMF溶液和新戊二醇混合攪拌，超聲，并加入二元酸、擴鏈劑和催化劑，升溫235-245℃酯化聚合，240-245℃酸解封端，真空縮聚得到具有一定酸值和粘度的氮磷氟共摻雜氧化石墨烯(NPF-doped GO)/聚酯樹脂復合物。采用本發明得到的復合物，具有很高的極限氧指數，以及高強的機械性能，非常適合用作涂料用樹脂的阻燃領域。

本發明具體步驟如下：

1、一種氮磷氟共摻雜氧化石墨烯/聚酯樹脂復合物及其制備方法，其特征在于摻雜氧化石墨烯具有如下制備步驟：

(1)氮磷氟共摻雜氧化石墨烯的制備：稱取一定量氧化石墨置于燒杯中，倒入有機溶劑，常溫超聲2-4h，加入催化劑和羥基化離子液體，再次常溫超聲2-4h，將獲得的懸浮液倒入水熱反應釜中，50-60℃反應8-12h，倒出產物，洗滌抽濾數次得到氮磷氟共摻雜氧化石墨烯(NPF-doped GO)，并將氮磷氟共摻雜氧化石墨烯倒入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，配成1g/10mL溶液，并再次超聲震蕩1h，備用。

(2)如權利要求1(1)中所述，氧化石墨、羥基化離子液體、催化劑的質量比為1-5：0.5-5：0.01-0.04，有機溶劑加入量為250-400mL。