[發明專利]一種石墨烯復合阻燃材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011386474.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112457525B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 崔建強;李永鋒;許鵬天;張標
• 申請（專利權）人: 江蘇星途新材料科技有限公司
• 主分類號: C08K9/02
• 分類號: C08K9/02;C08K3/04;C08K9/04;C08K5/5399;C08L27/06;C01B32/184
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 劉生昕

本發明公開了一種石墨烯復合阻燃材料及其制備方法，該石墨烯復合阻燃材料包括如下重量份原料：改性石墨烯30?50份和阻燃添加物10?15份；將阻燃添加物和改性石墨烯在1?羥基苯并三氮唑的作用下，阻燃添加劑上的氨基和改性石墨烯上的羧基發生縮合，使得阻燃添加物分子固定在改性石墨烯的表面，制得石墨烯復合阻燃材料，該石墨烯阻燃材料的磷的含氧酸在催化含羥基化合物脫水成碳，進而在材料的表面產生焦炭層，焦炭層能夠隔氧、隔熱進而使得火焰熄滅，同時在材料燃燒時產生的煙氣很少，不會因為長時間使用使得自身阻燃性能下降。

技術領域

本發明涉及阻燃材料制備技術領域，具體涉及一種石墨烯復合阻燃材料及其制備方法。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料,它是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料,石墨烯具有奇異的特點與優異的性質,比如量子霍爾效應,較高的模量、強度和電子遷移速率,巨大的比表面積,優良的導熱和導電性能等。這些特點和性質使得石墨烯在能源、電子、催化、生物醫藥和復合材料等領域具有非常廣泛的應用前景，由于其自身很好的阻燃性，使得石墨烯廣泛運用于阻燃材料的制備。

現有的石墨烯復合阻燃材料多為石墨烯與無機阻燃物復合，使得材料的阻燃效果一般，材料表面的明火無法快速熄滅，且在材料燃燒時，會產生大量煙氣，對環境污染較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯復合阻燃材料及其制備方法。

本發明要解決的技術問題：

現有的石墨烯復合阻燃材料多為石墨烯與無機阻燃物復合，使得材料的阻燃效果一般，材料表面的明火無法快速熄滅，且在材料燃燒時，會產生大量煙氣，對環境污染較大。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種石墨烯復合阻燃材料，包括如下重量份原料：改性石墨烯30-50份和阻燃添加物10-15份；

該石墨烯復合阻燃材料由如下步驟制成：

步驟S1：將改性石墨烯和去離子水加入反應釜，在轉速為300-500r/min，溫度為35-40℃的條件下，進行攪拌并加入阻燃添加物和1-羥基苯并三氮唑，進行攪拌2-3h，制得混合液；

步驟S2：將步驟S1制得混合液在頻率為3-5MHz的條件下，進行超聲處理10-15min后，過濾去除濾液，將濾餅在溫度為80℃的條件下，進行烘干2-3h，制得石墨烯復合阻燃材料。

進一步，步驟S1所述的1-羥基苯并三氮唑的用量為改性石墨烯質量25-30％。

進一步，所述的改性石墨烯由如下步驟制成：

步驟A1：將濃硫酸加入反應釜中，在轉速為150-200r/min的條件下，進行攪拌，在溫度為1-3℃的條件下，加入石墨和硝酸鈉，進行攪拌10-15min后，加入高錳酸鉀，繼續攪拌1-1.5h后，升溫至溫度為35-40℃，進行反應20-30min后，加入去離子水，升溫至溫度為80-90℃，加入雙氧水，繼續反應1-2h后，過濾去除濾液，將濾餅進行烘干，制得氧化石墨烯；

步驟A2：將六水合硝酸鎂和九水合硝酸鋁溶于去離子水中，加入尿素，在轉速為500-800r/min，溫度為90-95℃的條件下，進行攪拌8-10h后，降溫至溫度為70-80℃，靜置5-6h后，加入乙醇和正硅酸乙酯，在轉速為200-300r/min，溫度為40-50℃的條件下，進行反應10-15h后，過濾去除濾液，將濾餅用去離子水進行洗滌2-3次后，在溫度為130℃的條件下，進行干燥2-3h，制得改性石墨烯。