基于反应型石墨烯阻燃剂的阻燃水基聚氨酯的制备方法与流程

文档序号:11096889阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于反应型石墨烯阻燃剂的阻燃水基聚氨酯的制备方法,其特征在于制备步骤如下:

(1)氧化石墨烯的制备

将50 mL浓硫酸置于四口烧瓶中,冰浴条件下加入2.0 g石墨粉和1.0 g硝酸钠,持续搅拌15 min;缓慢加入6.0 g高锰酸钾粉末,并控制体系温度在0-10 ℃,搅拌15 min;移去冰浴,将体系升温至35 ℃并持续30 min,缓慢滴加100 mL去离子水,待滴加完毕后升温至98 ℃,保持30 min;再向体系中加入300 mL温水稀释,然后加入质量分数30%的双氧水溶液去除过量的高锰酸钾至反应液变为金黄色,趁热过滤,并用5%盐酸溶液和去离子水充分洗涤滤饼,直至滤液中检测不出硫酸根为止;最后将滤饼于真空干燥箱中烘干,得到氧化石墨烯;

(2)还原氧化石墨烯的制备

将0.5 g氧化石墨和500 mL去离子水加入到圆底烧瓶中,超声分散l h,用5%碳酸钠溶液调节体系pH至8-10,然后在剧烈搅拌下加入3-6 g还原剂,于70-90 ℃条件下回流反应1-2 h,冷却后过滤,用去离子水洗涤滤饼,真空干燥即得还原氧化石墨烯粉末;

(3)磷氮化合物修饰的反应型石墨烯的制备

将0.5 g还原氧化石墨烯和一定量的有机溶剂加入到装有氮气保护装置、机械搅拌和恒压滴液漏斗的500 mL圆底烧瓶中,超声分散0.5-1.0 h;加入0.5-2.0 g缚酸剂,并将用有机溶剂稀释的0.5-2.0 g氯化剂滴加到反应液中,室温下反应1-2 h;再向体系中滴加有机溶剂分散的0.9-3.3 g含磷氮二元醇,待滴加完毕,于60-90 ℃继续反应4-8 h,冷却、减压过滤、用无水乙醇洗涤、真空干燥,得到磷氮化合物修饰的反应型石墨烯;

(4)反应型石墨烯基阻燃水性聚氨酯的制备

将步骤(3)制得的反应型石墨烯加入到聚合物二元醇中,超声分散;再将二异氰酸酯、小分子二元醇扩链剂和催化剂加入反应容器,在持续搅拌和氮气气氛保护下,升温至65-85 ℃反应2-3 h制得预聚体;加入溶剂溶解的亲水扩链剂,维持在65-85 ℃继续反应2-3 h;加入三乙胺中和预聚体,在高剪切力作用下,加入去离子水,即得反应型石墨烯基阻燃水性聚氨酯;

其中,所述组分的用量比为以下重量份:反应型石墨烯1-10份、聚合物二元醇60-100份、二异氰酸酯30-50份、小分子二元醇扩链剂2-5份、催化剂0.01-0.2份、溶剂5-20份、亲水扩链剂5-7份、三乙胺4-5份。

2.根据权利要求1所述的基于反应型石墨烯阻燃剂的阻燃水基聚氨酯的制备方法,其特征在于:

步骤(2)中,还原剂为硼氢化钠或氰基硼氢化钠中的任一种。

3.根据权利要求1所述的基于反应型石墨烯阻燃剂的阻燃水基聚氨酯的制备方法,其特征在于:

步骤(3)中,有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的任一种;

氯化剂为三氯氧磷、三氯硫磷、甲基膦酰二氯、甲基硫代膦酰二氯、丙基膦酰二氯、正丁基膦酰二氯、环己基膦酰二氯、苯基磷酰二氯、苯基硫代磷酰二氯、苯氧基磷酰二氯或4-甲氧苯基膦酰二氯中的任一种;

缚酸剂为三乙胺或吡啶中的任一种;

含磷氮二元醇为N,N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯(FRC-6)或2-双(2-羟乙基)氨基-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己烷(PNHA)中的任一种。

4.根据权利要求1所述的基于反应型石墨烯阻燃剂的阻燃水基聚氨酯的制备方法,其特征在于:

步骤(4)中,聚合物二元醇为数均分子量为1000-2000的聚丙二醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己内酯二醇或聚四氢呋喃二醇中的任一种或其组合;

二异氰酸酯为异佛二酮二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、1,6-己基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的任一种;

小分子二元醇扩链剂为乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、或一缩二乙二醇中的任一种;

催化剂为新癸酸铋、月桂酸铋、异辛酸铋、环烷酸铋、双二甲氨基乙基醚或二甲基环己胺中的任一种;

溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的任一种;

亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸中的任一种。

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