本发明属于阻燃材料技术领域，具体涉及基于超支化聚合物改性石墨烯的秸秆阻燃材料及其制备方法。
背景技术：
我国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，分布广、种类多而且产量巨大。据统计，我国农作物秸秆年产量为7亿t，列世界之首，占全世界秸秆总量的30％左右。据调查，目前我国秸秆利用率约为33％，并且大部分未加处理，经过技术处理后利用的仅占约2.6％。秸秆在建筑材料领域应用主要以砌块、板材为主。但在应用过程中存在制品易燃、耐腐蚀性差、附加值不高等问题。因此，开发秸秆新用途，改善秸秆自身性能，提升其附加值，提高其在功能材料领域的应用具有实际意义。
石墨烯是一种具有独特性能的碳的同素异形体，具有极高的导热性、导电性和机械强度，在生物医疗、纳米材料、半导体器件、工业催化等多个领域中具有广泛引用，石墨烯材料在防火涂料中也展现出了优越的性质，主要体现在：石墨烯的二维片层结构能在涂料中层层叠加，可形成致密的物理隔绝层，提高阻燃性能；石墨烯可以与涂料中树脂进行交联复合，进一步形成一层致密的保护膜，起到阻隔空气的作用，从而发挥阻燃的效果；在高温下石墨烯涂层燃烧产生二氧化碳和水。目前石墨烯材料在防火材料中的应用已见报道；但是，单纯的石墨烯在防火涂料中的分散程度难以保证其阻燃效果。因为，石墨烯片层间有很强的π-π堆叠作用和范德华作用使其极易发生不可逆团聚，甚至重新堆垛形成石墨。因此，提高石墨烯的分散性是这一领域的研究难点。
相比传统建筑材料阻燃领域中普遍存在制备工艺相对复杂，阻燃剂燃烧带来烟毒性的问题，本发明具有制备工艺简单、环保、无毒害的优点。该研究在国内外尚无报道。
技术实现要素：
针对现有背景技术存在的不足，本发明旨在提供基于超支化聚合物改性石墨烯的秸秆阻燃材料及其制备方法。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
基于超支化聚合物改性石墨烯的秸秆阻燃材料，所述阻燃涂料的组分包括超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯、秸秆、丙烯酸树脂、多聚磷酸铵、三聚氰胺甲醛树脂、季戊四醇、氢氧化镁粉体、抗氧剂ca，所述阻燃材料各个组分的含量为：
作为本发明的一种优选方案，所述阻燃材料各个组分的含量为：
作为本发明的一种优选方案，所述阻燃材料各个组分的含量为：超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯4份；秸秆75份；丙烯酸树脂30份；多聚磷酸铵27份；三聚氰胺甲醛树脂17份；季戊四醇10份；氢氧化镁粉体2份；抗氧剂ca0.2份。
作为本发明的一种优选方案，所述超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯的制备的材料组分包括氧化石墨烯、二甲基甲酰胺、乙二胺、二环己基碳二亚胺、n-甲基吡咯烷酮、4-二甲基氨基吡啶和丙烯酸甲酯单体。
作为本发明的一种优选方案，所述超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯制备中各个组分的重量含量为：
作为本发明的一种优选方案，所述超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：
步骤a：将氧化石墨烯加入到二甲基甲酰胺中，用超声波分散仪分散30min～60min,然后加入乙二胺和二环己基碳二亚胺，用搅拌器搅拌并加热至50℃～80℃，待反应5h～8h后，然后进行过滤，将滤渣用去离子水洗涤不少于4次，然后干燥，得到乙二胺改性的氧化石墨烯黑色粉末；
步骤b：将所述步骤一得到的的乙二胺改性的氧化石墨烯粉末分散到n-甲基吡咯烷酮中，并加入4-二甲基氨基吡啶和丙烯酸甲酯单体，用搅拌器搅拌均匀后，加热到80℃～100℃，反应5h～8h小时，加热到200℃～220℃，反应10h～15h,然后进行过滤，将过滤后得到的滤渣用二甲基甲酰胺洗涤、分离、干燥后得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤a中滤渣用去离子水洗涤次数为4次～8次。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤b中滤渣用二甲基甲酰胺洗涤的次数为4次。
作为本发明的一种优选方案，包括以下步骤：
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在60℃～70℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.1mm～0.5mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入抗氧剂ca、丙烯酸树脂、多聚磷酸铵、三聚氰胺甲醛树脂、季戊四醇和氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌1h～2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为6min～8min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤五中超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入抗氧剂ca、丙烯酸树脂、多聚磷酸铵、三聚氰胺甲醛树脂、季戊四醇和氢氧化镁粉体的时候，前一种试剂加入完毕后，间隔7min加入后一种试剂。
本发明提供的技术方法具有以下优点及有益效果：
1、本发明采用超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯作为该阻燃材料的重要组成部分，利用超支化石墨烯超高的比表面积、优越的气体隔绝性能和吸附性能，提高了阻燃材料的阻燃性能；
2、本发明采用超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯作为该阻燃材料的重要组成部分，利用超支化石墨烯超强的机械强度和热稳定性，提高了阻燃涂料的热稳定性；
3、本发明以超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯为阻燃材料的功能组分，可改善石墨烯在阻燃涂料中的分散性，充分发挥石墨烯基阻燃材料的阻燃抑烟效果；
4、本发明制备的阻燃材料属于功能材料范畴，低烟低毒，属于绿色环保涂料；
5、本发明生产的成本低，阻燃效果好，适合推广。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面将对本发明实施方式作进一步说明。
实施例一
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在60℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.1mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将3份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉70份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.1份抗氧剂ca、20份丙烯酸树脂、25份多聚磷酸铵、15份三聚氰胺甲醛树脂、8份季戊四醇和1份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌1h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为6min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例二
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在70℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.5mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉80份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.3份抗氧剂ca、40份丙烯酸树脂、30份多聚磷酸铵、18份三聚氰胺甲醛树脂、12份季戊四醇和3份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为8min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例三
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在65℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.2mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将3.5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉72份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.1份抗氧剂ca、25份丙烯酸树脂、26份多聚磷酸铵、16份三聚氰胺甲醛树脂、9份季戊四醇和1.5份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为7min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例四
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在65℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.4mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将4.5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉77份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.3份抗氧剂ca、35份丙烯酸树脂、28份多聚磷酸铵、18份三聚氰胺甲醛树脂、11份季戊四醇和2.5份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌1.5h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为7min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例五
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在60℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.3mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将4份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉75份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.2份抗氧剂ca、30份丙烯酸树脂、27份多聚磷酸铵、17份三聚氰胺甲醛树脂、10份季戊四醇和2份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为6min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例六
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在60℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.1mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将3.5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉76份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.2份抗氧剂ca、28份丙烯酸树脂、30份多聚磷酸铵、15份三聚氰胺甲醛树脂、8份季戊四醇和3份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌1.5h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为8min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例七
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在70℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.4mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉70份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.3份抗氧剂ca、20份丙烯酸树脂、25份多聚磷酸铵、18份三聚氰胺甲醛树脂、8份季戊四醇和3份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为8min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例八
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在60℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.1mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉70份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.1份抗氧剂ca、40份丙烯酸树脂、25份多聚磷酸铵、18份三聚氰胺甲醛树脂、8份季戊四醇和3份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌1h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为6min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例九
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在70℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.3mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将4.5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉72份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.3份抗氧剂ca、35份丙烯酸树脂、28份多聚磷酸铵、17份三聚氰胺甲醛树脂、11份季戊四醇和2份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为7min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例十
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在60℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.1mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将3.5份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉72份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.3份抗氧剂ca、33份丙烯酸树脂、27份多聚磷酸铵、17份三聚氰胺甲醛树脂、10份季戊四醇和2份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为6min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例十一
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在65℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.3mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将3份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉80份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.1份抗氧剂ca、25份丙烯酸树脂、30份多聚磷酸铵、15份三聚氰胺甲醛树脂、8份季戊四醇和1份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌1.5h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为6min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
实施例十二
步骤一：秸秆的制备，将秸秆髓心部门去掉，然后在70℃真空条件下进行干燥，使得秸秆的含水量小于5％；然后将秸秆进行粉磨，然后通过0.3mm的孔径进行筛选，得到秸秆粉；
步骤二：将4份超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯置于去离子水中，用超声波分散，得到超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯水溶液；
步骤三：将所述步骤一得到的秸秆粉80份加入到步骤二得到的超支化聚丙烯酸甲酯改性石墨烯中，用搅拌机搅拌，在搅拌过程中，依次加入0.2份抗氧剂ca、20份丙烯酸树脂、30份多聚磷酸铵、15份三聚氰胺甲醛树脂、12份季戊四醇和3份氢氧化镁粉体，加入完毕后，搅拌2h，得到预混料；
步骤四：将所述步骤三得到的预混料将铺装入成型模具，在电热成型机中加压固化成型，成型温度为85℃，成型压力为6mpa，成型时间为7min，然后将固化成型的产品进行切割，即可得到阻燃材料。
上述各个实施例中，各个组分的含量明细见表1：
表1各个实施例组分含量
为了检验本发明基于超支化聚合物改性石墨烯的秸秆阻燃材料的性能，选取了市场上常见的人造阻燃材料作为对照，按照国家标准检测方法，验证本发明性能效果，具体数据见表2：
表2产品性能检测指标
由表2可以看出，本发明制备的阻燃材料，最大烟密度相对于树脂阻燃材料降低，达到最大烟密度时间增加，氧指数增大，有焰燃烧时间减少；内结合强度增大，并且本发明制备的阻燃秸秆复合材料防火等级为b1级；相对而言，实施例五的效果最好。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。