本发明属于化工建材和消防安全技术领域，特别涉及一种复合石墨烯制备可导电膨胀型阻燃涂料的制备方法。
背景技术
膨胀型阻燃涂料(ifr)是当前实现阻燃材料无卤化生态发展的主要趋势，其燃烧时生成多孔的膨胀炭层，具有隔热、隔氧、阻止挥发分逸出和氧气扩散等传质传热屏障效应，且炭层含有的自由基可与混合物热降解形成的气态自由基反应，终止高聚物热裂解的自由基反应链，减缓被炭层保护高聚物在凝聚相中的热降解。但阻燃涂料的多功能化发展已成为当前重要的发展方向，如特殊工况下阻燃涂料还需具备抗静电和电磁屏蔽功能等；另外通过有机改性剂掺杂等工艺处理，进一步提高ifr的阻燃性能和耐水性。但是利用石墨改性膨胀型阻燃涂料，辅以有机改性剂和分散剂等，制备功能化导电阻燃复合涂料的研究未见报道。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合石墨烯制备可导电膨胀型阻燃涂料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种复合石墨烯制备可导电膨胀型阻燃涂料的制备方法，包括如下步骤：
首先预制分散剂溶液：将分散剂九水硅酸钠溶入定量水中进行第一次搅拌后得到；
然后制备聚酯树脂基膨胀型阻燃涂料：依次将聚酯树脂、季戊四醇、尿素和聚磷酸铵加入预制分散剂溶液，进行第二次搅拌，制得膨胀型阻燃涂料；
最后将球形石墨/石墨烯复合粉和聚二甲基硅氧烷依次加入膨胀型阻燃涂料，进行第三次搅拌，即得到导电阻燃的复合涂料。
以质量百分数计，制备过程中各原料用量如下：
原料的质量百分数之和为100％。
所述球形石墨微观呈椭球形，且其平均粒径小于8μm。
所述石墨烯片层厚度小于2nm，片径为5-10μm。。
所述石墨/石墨烯复合粉加入的时间持续5min～8min。
所述聚二甲基硅氧烷的运动粘度为300～400cs。
所述聚酯树脂、季戊四醇、尿素和聚磷酸铵加入总时间持续3min～5min。
所述第一次搅拌条件为60℃～70℃、100r/min～200r/min搅拌10min；第二次搅拌条件为60℃～70℃、400r/min～500r/min搅拌30min；第三次搅拌条件为1000r/min～1500r/min搅拌10min～15min。
石墨烯是一种以sp2杂化轨道形成的单层碳原子呈蜂窝状二维晶体，不仅具有优异的导电、高导热性及力学性能，还具有较强的耐水性，可作为纳米填料应用于阻燃材料设计中。球形石墨材料具有优良的导电性和化学稳定性，绿色环保，本发明采用球形石墨/石墨烯改性膨胀型阻燃涂料，理论上具有一定的科学性和可操作性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的创新性在于开辟了以球形石墨/石墨烯复合粉、聚二甲基硅氧烷、硅酸钠、聚磷酸铵、季戊四醇、尿素、聚酯树脂制备可导电的膨胀性阻燃复合涂料，提高其阻燃性能的同时，提高其导电性。
(2)本发明制备的复合涂料不仅阻燃性能优异，抗静电能力增强、自熄性更强。
(3)本发明所使用的原材料成本低廉、环保，制备条件温和，工艺简易。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例提供一种复合石墨烯制备可导电膨胀型阻燃涂料的制备方法，以质量百分数计，采用原料如下：
制备步骤如下：
首先预制分散剂溶液：将配方量的分散剂九水硅酸钠溶入定量水中进行第一次搅拌后得到，搅拌条件为60℃、200r/min搅拌10min；
然后制备聚酯树脂基膨胀型阻燃涂料：依次将配方量的聚酯树脂，季戊四醇，尿素，聚磷酸铵加入预制分散剂溶液，加入总时间持续5min，进行第二次搅拌，搅拌条件为60℃、500r/min搅拌30min，制得膨胀型阻燃涂料；
最后将配方量球形石墨/石墨烯复合粉和聚二甲基硅氧烷依次加入膨胀型阻燃涂料，复合粉加入的时间持续5min，进行第三次搅拌，搅拌条件为1000r/min搅拌15min，即得到导电阻燃的复合涂料。
以胶合板为载体测定所制备复合涂料的阻燃性能和导电性能，将复合涂料涂覆在胶合板(97×97×4mm3)样品表面，参照iso5660标准采用锥形量热仪测试并计算其阻燃性能，包括最高热释放速率(p-hrr)，最高热释放速率时间(tp)点燃时间(tti)，最大总释热量(thr)，火灾性能指数(fpi，fpi＝tti/p-hrr)和火焰蔓延指数(fgi，fgi＝p-hrr/tp)，其中fpi越高、fgi越低，表明材料的阻燃性能越高。采用万用表分别测定两对角线间的电阻并取平均值，结果见表1。
对比例：
本对比例提供一种复合石墨烯制备可导电膨胀型阻燃涂料的制备方法，原料组成同实施例，不同的在于，其中不包括球形石墨/石墨烯复合粉和聚二甲基硅氧烷。制备步骤同实施例，检测结果见表1。
从表1中可见采用掺入球形石墨/石墨烯复合粉，可使由聚磷酸铵，季戊四醇，尿素，聚酯树脂组成涂料的阻燃性能显著提高，表现为总释热量从182.89降至63.37mw/m2，同时其火灾性能指数fpi增大，而火灾蔓延指数fgi降低，表明其发生轰然的可能性显著降低，阻燃性能提高；另外其电阻值降至0.18ω/cm2。
表1实施例与对比例的阻燃性能及导电性能
实施例2：
本实施例提供一种复合石墨烯制备可导电膨胀型阻燃涂料的制备方法，以质量百分数计，采用原料如下：
制备步骤如下：
首先预制分散剂溶液：将配方量的分散剂九水硅酸钠溶入定量水中进行第一次搅拌后得到，搅拌条件为70℃、100r/min搅拌10min；
然后制备聚酯树脂基膨胀型阻燃涂料：依次将配方量的聚酯树脂，季戊四醇，尿素，聚磷酸铵加入预制分散剂溶液，加入总时间持续3min，进行第二次搅拌，搅拌条件为70℃、400r/min搅拌30min，制得膨胀型阻燃涂料；
最后将配方量球形石墨/石墨烯复合粉和聚二甲基硅氧烷依次加入膨胀型阻燃涂料，复合粉加入的时间持续8min，进行第三次搅拌，搅拌条件为1500r/min搅拌10min，即得到导电阻燃的复合涂料。
以胶合板为载体测定所制备复合涂料的阻燃性能和导电性能，将复合涂料涂覆在胶合板(97×97×4mm3)样品表面，参照iso5660标准采用锥形量热仪测试并计算其阻燃性能，包括最高热释放速率(p-hrr)，最高热释放速率时间(tp)点燃时间(tti)，最大总释热量(thr)，火灾性能指数(fpi，fpi＝tti/p-hrr)和火焰蔓延指数(fgi，fgi＝p-hrr/tp)，其中fpi越高、fgi越低，表明材料的阻燃性能越高。采用万用表分别测定两对角线间的电阻并取平均值，结果与实施例1相似。
实施例3：
本实施例提供一种复合石墨烯制备可导电膨胀型阻燃涂料的制备方法，以质量百分数计，采用原料如下：
制备步骤如下：
首先预制分散剂溶液：将配方量的分散剂九水硅酸钠溶入定量水中进行第一次搅拌后得到，搅拌条件为65℃、150r/min搅拌10min；
然后制备聚酯树脂基膨胀型阻燃涂料：依次将配方量的聚酯树脂，季戊四醇，尿素，聚磷酸铵加入预制分散剂溶液，加入总时间持续4min，进行第二次搅拌，搅拌条件为65℃、450r/min搅拌30min，制得膨胀型阻燃涂料；
最后将配方量球形石墨/石墨烯复合粉和聚二甲基硅氧烷依次加入膨胀型阻燃涂料，复合粉加入的时间持续6min，进行第三次搅拌，搅拌条件为1200r/min搅拌20min，即得到导电阻燃的复合涂料。
以胶合板为载体测定所制备复合涂料的阻燃性能和导电性能，将复合涂料涂覆在胶合板(97×97×4mm3)样品表面，参照iso5660标准采用锥形量热仪测试并计算其阻燃性能，包括最高热释放速率(p-hrr)，最高热释放速率时间(tp)点燃时间(tti)，最大总释热量(thr)，火灾性能指数(fpi，fpi＝tti/p-hrr)和火焰蔓延指数(fgi，fgi＝p-hrr/tp)，其中fpi越高、fgi越低，表明材料的阻燃性能越高。采用万用表分别测定两对角线间的电阻并取平均值，结果与实施例1相似。
综上，本发明以聚酯树脂为集料，球形石墨/石墨烯复合粉为强化阻燃剂及导电材料，硅酸钠为分散剂，聚二甲基硅氧烷为成膜剂和改性剂，制备新型环保、低成本的多功能化阻燃复合涂料，具有优异阻燃性能和导电性能，有助于阻燃涂料的功能化发展。