一种石墨烯-氧化钼纳米阻燃复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请属于聚合物阻燃技术领域，具体设及无面阻燃聚合物纳米复合材料，尤其 是一种石墨締-氧化钢纳米阻燃复合材料。
【背景技术】
[0002] 随着高分子材料工业的发展和应用领域的不断扩展，阻燃聚合物材料在建材、汽 车、电子电器、航天航空、日用家具、室内装饰等诸多领域均表现出广阔的市场前景。阻燃剂 中最常用的面系阻燃剂在燃烧时会产生大量有毒、有腐蚀性的烟雾，对环境、模具有污染、 腐蚀作用。近年来，有关无面阻燃剂的开发和应用研究已成为全球阻燃剂行业的研究热点。
[0003] 石墨締是一种由碳原子WSP2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的片状晶体，其厚 度仅为一个碳原子层的厚度（约0. 34nm)，具有超高的比表面积和优异的耐热性、力学强 度。研究表明，石墨締的加入不仅可W提高聚合物的耐热性，还能够改善其阻燃性能。
[0004] 近年来，石墨締作为一种新型的无面阻燃剂引起了研究者的极大兴趣，Bao等怔ao CL,GuoYQ,YuanBH,HuY,SongL.Functionalizedgrapheneoxideforfiresafety applicationsofpolymers:acombinationofcondensedphaseflameretardant strategies.J.Mater.Qiem. , 2012, 22 (43) : 23057-23063]将GO利用成炭催化剂及特定反 应化合物进行功能化并将其用于聚合物的阻燃，所制备的复合材料表现出良好的阻燃效 果。Wang等[WangX,SongL,YangHY,XingWY,KandolaB,HuY.Simultaneousreduction 曰ndsurf曰Cefunction曰IizstionofgrapheneoxidewithPOSSforreducingfire hazardsin巧oxycomposites.J.Mater.Qiem., 2012, 22(41):22037-22043.]将八氨苯 基笼型倍半硅氧烷（POS巧接枝于GO的表面对其进行功能化，在赋予GO疏水性的同时 起到还原GO的作用。2wt%的加入量即可使环氧树脂的热降解溫度提高43°C，复合材料 的阻燃性能与纯环氧树脂相比有显著改善。化ang等出UangGB,化enSQ,TangSW,Gao JR.Anovelintumescentflameretardant-functionalizedgraphene:nanocomposite synthesis,characterization,andflammabilityproperties.Mater.Chem. Phys.，2012, 135 (2-3) : 938-947.]将憐系阻燃剂PPSPB接枝于GO的表面，制备得到的 GO-PPSPB可在乙締-醋酸乙締醋巧VA)基体中实现良好分散并形成脱层纳米复合材料，复 合材料的阻燃性能得W有效提高。然而单纯的石墨締在聚合物基体中的分散程度难W保证 其阻燃改性效果。另一方面，聚合物燃烧时会产生大量带毒性气体的黑烟。据报道，火灾所 导致的伤亡主要由其产生的有毒气体导致的，因此阻燃剂的抑烟性能也显得尤为重要。另 据报道，一种已知的=氧化钢-氧化石墨締，其利用=氧化钢表面的氨基与氧化石墨締表 面的醒基反应来制备，得到的复合材料水溶液主要应用于光热治疗、巧光标记、生物探针等 方面。
【发明内容】
[0005] 针对上述存在的问题，本申请的目的是通过热还原的方式引入层状的Mo〇3协效阻 燃热还原氧化石墨締来提高材料的阻燃及抑烟性能，=氧化钢因其氧化态和配位数易于改 变，其作为阻燃及抑烟剂，可通过路易斯酸或还原禪合机理促进炭层的生成和减少烟量。
[0006] 为了实现上述的发明目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007] 一种石墨締-氧化钢纳米阻燃复合材料，其生产方法包括W下步骤：
[0008] (1)将氧化石墨締与钢酸锭混合，所述氧化石墨締与钢酸锭的质量比为1:8-8:1 ;
[0009] 所述的氧化石墨締是利用Hummers方法制备并经冻干成粉末状的氧化石墨締；所 述混合是在高速混合机中进行；所述钢酸锭是二钢酸锭，四钢酸锭、屯钢酸锭、八钢酸锭中 的一种。
[0010] (2)将步骤（1)所得到的混合物球磨为氧化石墨締-钢酸锭复合物；所述的复合 物在球磨机中球磨得到，球磨机的转速为100-20化pm;
[0011] (3)将步骤（2)所得到的复合物加热至100-1050°C，在氮气保护下保溫、降溫，得 到石墨締-氧化钢纳米复合物；
[0012] 所述的加热在管式炉中进行，升溫速率为l-10°c/min,保溫时间为30s-化，然后 降至室溫。
[001引 （4)将步骤（3)制备的石墨締-氧化钢纳米复合物与聚苯乙締树脂放入转矩流变 仪中密炼，所述石墨締-氧化钢纳米复合物的质量％为0. 5-10,聚苯乙締树脂的质量％为 90-99. 5;所述转矩流变仪的转速为40巧m，溫度为180°C。
[0014] 妨将步骤（4)得到的材料挤出造粒，得到石墨締-氧化钢纳米阻燃复合材料。所 述造粒采用双螺杆挤出机，从加料口至机头出料口分为六段，控制各段溫度为180-210°C。
[0015] 本申请采用层状Mo化协同二维石墨締纳米片阻燃制备阻燃纳米复合材料，与现 有技术相比，本申请制备的阻燃纳米复合材料具有绿色环保，阻燃及抑烟效果显著，易于添 加，添加量小，对树脂的力学性能影响小等优点。
[0016] 本申请的积极效果如下：
[0017] 1、将层状的Mo〇3协效一维石墨締纳米片阻燃PS，采用热还原的方法将GO还原为 石墨締纳米片的同时，钢酸锭分解生成Mo化，起到协效阻燃的作用。
[0018] 2、少量的层状Mo〇3的加入即可起到显著的协同阻燃抑烟效果，可有效改善石墨 締纳米片的团聚，制备的PS纳米复合材料具有优异的阻燃及抑烟性能，具有广泛的应用前 景。
[0019] 3、本申请采取的无面复配体系更加环保，且对复合材料的力学性能影响小，设备 简单、操作容易，容易扩大规模生产。
【附图说明】
[0020] 图1为本申请实施例1制备的氧化石墨締照片（左图），及石墨締-氧化钢的SEM 照片（右图）。
[0021] 图2为本申请实施例1所制备的纳米阻燃复合材料断面的SEM照片。
[0022] 图3为本申请实施例1制备的纳米阻燃复合材料燃烧后的照片。
【具体实施方式】
[0023]W下通过具体的实施例对本申请的上述内容作进一步详细说明。但不应将此理解 为本申请的内容仅限于下述实施例。
[0024]实施例1
[00巧]一种石墨締-氧化钢纳米阻燃复合材料的制备，包括W下步骤：
[0026] (1)将2g利用Hummers方法制备的氧化石墨締（制备方法参见HummersW S,OffemanRE.Pr巧arationofgraphiteoxide.JAmQiemSoc, 1958, 80:1339)冻干成 粉末状，将其与16g二钢酸锭利用高速混合机混合均匀；
[0027] (2)将上述混合物利用球磨机球磨为氧化石墨締-钢酸锭复合物，球磨机的转速 为100巧m;
[00測 做将上述复合物置于管