一种新型纳米级阻燃剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种新型纳米级阻燃剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的飞速发展，人类防范火灾的手段层出不穷。烟感器、喷淋等消防技术在火灾救生中起着重要作用，广受人们赞誉。而作为人类防火技术的重大发明，阻燃剂是仅次于增塑剂的第二大塑料添加剂，广泛应用于电子电气、家具织物、建筑材料、交通工具等领域。它其实离我们很近，手机、电脑、电视、宿舍、教室、地铁、高铁中都有它的身影。它默默地为我们筑起一道防火墙，阻止或减缓火灾的发生或蔓延。卤素阻燃剂是最先被发现的阻燃剂，其阻燃原理主要是利用卤元素在燃烧后产生大量不可燃气体阻止材料进一步燃烧。膨胀型阻燃剂是一类发展极快的环保型阻燃剂。膨胀型阻燃剂以磷氮为主要阻燃元素，同时在高聚物受热时会在表面产生一层均匀的炭层，隔热、隔氧、抑烟、并能防止产生熔滴，而且不会产生有毒气体。
[0003]然而，为了达到理想的阻燃效果，通常需要添加较大量的膨胀型阻燃剂，这将引起材料力学性能的大幅下降。同时，由于传统膨胀型阻燃剂在材料基体中易团聚以及与材料基体相容性差的原因，会导致阻燃剂在材料基体中出现分散不均匀、易向基体表面迀移以及热稳定性差等现象，这大大影响了材料的阻燃性能。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供一种新型纳米级阻燃剂的制备方法，以日常生活和生产中应用广泛的天然橡胶和聚丙烯塑料作为基材，从分子设计角度出发在四氢呋喃的溶剂里以及氮气和三乙基胺为催化剂的条件下，将石墨烯功能化接枝磷元素和卤元素生成阻燃效果好的纳米级阻燃剂。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明提供一种新型纳米级阻燃剂的制备方法，包括以下步骤。
[0006]步骤1、1?2g对氨基苯甲酸和0.2?0.4g氢氧化钠加入到反应容器中，并加入50?100ml蒸馏水；然后在0?5°C下缓慢加入0.5?lg亚硝酸钠和5?10ml浓度为20%的HC1，并搅拌45?60min ;将超声后的0.2?0.5g还原石墨稀加入到溶液中，并在0?5°C搅拌3?4h ;将所得溶液的pH值调到2?3，并用透析膜透析2?3次，然后将所得产品用有机溶剂洗到中性，即得苯甲酸功能化石墨烯。
[0007]步骤2、将1?3g苯甲酸功能化石墨烯，超声分散在100ml四氢呋喃中，然后把溶液倒入充满氮气的500ml三口烧瓶中，在冰浴条件下加入5?12g三乙基胺并搅拌1?2h，再加入3?5g六氯环三磷腈并搅拌2h，然后在充氮条件下搅拌5?8h，得苯甲酸/六氯环三磷腈功能化石墨烯，即新型纳米级阻燃剂。
[0008]所述步骤1中有机溶剂为乙醇、氯仿、N-N 二甲基甲酰胺。
[0009]新型纳米级阻燃剂可以添加到的基材包含天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯塑料。
[0010]与现有技术相比本发明的有益效果。
[0011]本发明提供的新型纳米级阻燃剂的制备方法，首先在石墨烯上接枝对氨基苯甲酸，将氧化石墨烯还原，解决了石墨烯易团聚问题；然后接六氯环三磷腈，将还原氧化石墨烯功能化，进一步增强其稳定性；再将六氯环三磷腈中氯元素和磷元素接枝到石墨烯上，即石墨烯阻燃、磷系阻燃、卤系阻燃结合到一起，从而大大提高了复合材料的阻燃性能以及阻燃剂与材料基体之间的相容性。与传统膨胀型阻燃剂和卤素阻燃剂相比，该新型纳米级阻燃剂可有效改善传统阻燃剂在材料基体中分散性差、抗表面迀移能力弱、添加量大、相容性差、阻燃效果不理想、成炭能力弱等问题。
【附图说明】
[0012]图1为苯甲酸功能化石墨烯的合成机理图。
[0013]图2为本发明新型纳米级阻燃剂的合成机理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。
[0015]实施例1。
[0016]请参阅图1、图2，本实施例提供一种新型纳米级阻燃剂的制备方法，包括以下步骤。
[0017]步骤l、lg对氨基苯甲酸和0.3g氢氧化钠加入到反应容器中，并加入80ml蒸馏水；然后在5°C下缓慢加入0.5g亚硝酸钠和5ml浓度为20%的HC1，并搅拌50min ;将超声后的0.4g还原石墨烯加入到溶液中，并在5°C搅拌3h ;将所得溶液的pH值调到2?3，并用透析膜透析3次，然后将所得产品用有机溶剂洗到中性，即得苯甲酸功能化石墨烯。
[0018]步骤2、取lg苯甲酸功能化石墨烯，然后把它超声分散在100ml四氢呋喃当中，然后把溶液倒入充满氮气的500ml三口烧瓶中；然后在冰浴条件下加入10.82g三乙基胺并搅拌1.5h，然后加入3g六氯环三磷腈并搅拌2h，最后在充氮条件下搅拌8h，得到苯甲酸/六氯环三磷腈功能化石墨烯，即新型纳米级阻燃剂。
[0019]按重量份数取本实施例纳米级阻燃剂5份、天然橡胶100份、硫磺1.2份、促进剂CZ 0.8份、促进剂TMTD 0.35份、硬脂酸4份、氧化锌5份、防老剂(4010) 1份、液体石蜡1份、炭黑35份置于开炼机中，在55°C的温度下混炼，即得阻燃橡胶。
[0020]实施例2。
[0021]本实施例提供一种新型纳米级阻燃剂的制备方法，包括以下步骤。
[0022]步骤l、2g对氨基苯甲酸和0.4g氢氧化钠加入到反应容器中，并加入100ml蒸馏水；然后在5°C下缓慢加入0.8g亚硝酸钠和10ml浓度为20%的HC1，并搅拌55min ;将超声后的0.5g还原石墨烯加入到溶液中，并在5°C搅拌3.5h ;将所得溶液的pH值调到2?3，并用透析膜透析2次，然后将所得产品用有机溶剂洗到中性，即得苯甲酸功能化石墨烯。
[0023]步骤2、取2g苯甲酸功能化石墨烯，然后把它超声分散在100ml四氢呋喃当中，然后把溶液倒入充满氮气的500ml三口烧瓶中。然后在冰浴条件下加入llg三乙基胺并搅拌2h，然后加入4g六氯环三磷腈并搅拌2h，最后在充氮条件下搅拌6h，得到苯甲酸/六氯环三磷腈功能化石墨烯，即新型纳米级阻燃剂。
[0024] 按重量份数取本实施例纳米级阻燃剂5份、热塑性塑料基料聚丙烯100份、载银磷酸锆无机抗菌剂15份、分散剂硬脂酸0.3份、铝酸酯偶联剂0.3份、马来酸酐增韧剂1份、硬脂酸钠稳定剂1份，加工温度为180°C，经双螺杆挤出造粒机组进出切粒制成均匀颗粒，即得阻燃塑料。
【主权项】
1.一种新型纳米级阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、1?2g对氨基苯甲酸和0.2?0.4g氢氧化钠加入到反应容器中，并加入50?100ml蒸馏水；然后在0?5°C下缓慢加入0.5?lg亚硝酸钠和5?10ml浓度为20%的HC1，并搅拌45?60min ;将超声后的0.2?0.5g还原石墨稀加入到溶液中，并在0?5°C搅拌3?4h ;将所得溶液的pH值调到2?3，并用透析膜透析2?3次，然后将所得产品用有机溶剂洗到中性，即得苯甲酸功能化石墨烯； 步骤2、将1?3g苯甲酸功能化石墨烯，超声分散在100ml四氢呋喃中，然后把溶液倒入充满氮气的500ml三口烧瓶中，在冰浴条件下加入5?12g三乙基胺并搅拌1?2h，再加入3?5g六氯环三磷腈并搅拌2h，然后在充氮条件下搅拌5?8h，得苯甲酸/六氯环三磷腈功能化石墨烯，即新型纳米级阻燃剂。2.如权利要求1所述的有机溶剂，其特征在于，所述步骤1中有机溶剂为乙醇、氯仿、N-N 二甲基甲酰胺等。3.如权利要求1所述的新型纳米级阻燃剂，其特征在于，所述新型纳米级阻燃剂可以添加到的基材为:天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯塑料等。
【专利摘要】一种新型纳米级阻燃剂的制备方法，首先将氧化石墨烯还原，然后在石墨烯上接枝对氨基苯甲酸将还原氧化石墨烯功能化，最后接六氯环三磷腈，进一步增强其稳定性，将氯元素和磷元素接枝到石墨烯上；即石墨烯阻燃、磷系阻燃、卤系阻燃结合到一起，制成纳米级阻燃剂。该新型纳米级阻燃剂可以添加到的基材包含天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯塑料。与传统膨胀型阻燃剂和卤素阻燃剂相比，该方法制备的新型纳米级阻燃剂可有效改善传统阻燃剂在材料基体中分散性差、抗表面迁移能力弱、添加量大、相容性差、阻燃效果不理想、成炭能力弱等问题，从而大大提高了复合材料的阻燃性能以及阻燃剂与材料基体之间的相容性。
【IPC分类】C08K9/04, C08K3/04, C08L7/00, C08K3/06, C08K13/06, C08L23/12, C08K5/09, C08K5/47, C08K3/22
【公开号】CN105348578
【申请号】CN201510887060
【发明人】刘春峰, 王飞, 王俊
【申请人】沈阳顺风新城建筑材料有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月27日