本发明涉及涂层制备技术领域，具体来说，涉及一种石墨烯阻燃耐磨涂层及其制备方法。
背景技术：
当前的阻燃材料是添加阻燃剂之后的能够实现阻燃效果的材料，阻燃材料包括有机阻燃材料以及无机阻燃材料。一般来讲，阻燃剂种类多样，分为有机阻燃剂以及无机阻燃剂，有机阻燃剂阻燃效果好，添加量少。但有机阻燃剂在燃烧中存在发烟量大以及释放有害气体的弊端。无机阻燃材料具有无毒、无烟、不挥发以及价格便宜等优点，但其中存在大量添加剂。现有的阻燃涂层阻燃耐磨性能差，无法满足目前的市场需求。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种石墨烯阻燃耐磨涂层及其制备方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种石墨烯阻燃耐磨涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)a组分的制备：按重量份计，将聚醚多元醇0.1-50份加入到反应装置中，加热到80-120℃并保温1-4小时，然后降温到30-40℃；将0.1-10份石墨烯或石墨烯衍生物、1-40份阻燃剂、0.1-5份分散剂加入到所述聚醚多元醇中，分散2-4小时，形成均一稳定的混合溶液c，并将所述混合溶液c加热到60-90℃；将20-70份异氰酸酯加入到所述混合溶液c中，温度保持在60-100℃，搅拌1-6小时得到a组分，搅拌速度为1-500rpm；
2)b组分的制备：按重量份计，将0.1-20份石墨烯或石墨烯衍生物、0.1-40份阻燃剂、0.1-15份纳米材料、0.1-10份分散剂及20-70份端氨基聚醚加入到反应釜中，常温搅拌2-4小时，得到混合溶液d，搅拌速度为300-1500rpm；将所述混合溶液d加入到研磨设备中，研磨2-10小时；将研磨后的所述混合溶液d加入到所述反应釜中，并在所述反应釜中加入0.5-20份颜料、10-40份扩链剂，抽真空并常温搅拌0.5-2小时，得到b组分，搅拌速度为300-1500rpm；所述纳米材料为氧化锆、二氧化硅、二硼化锆、钛碳化铝、三氧化二钇、氧化钇、氧化铈、银粉中的一种或多种；
3)将所述a组分和b组分加热到65℃，使用高压喷涂设备将所述a组分和b组分按照体积比为1：1的比例混合喷涂成膜，即得到石墨烯阻燃耐磨涂层，所述高压喷涂设备的主机压力为70kg/cm2。
进一步的，所述聚醚多元醇为ppg-200、ppg-400、ppg-1000、ppg-2000、ppg-4000、ppg-8000中的一种或多种。
进一步的，所述石墨烯衍生物为氧化石墨烯、氨基改性石墨烯、氟化石墨烯、羧基改性石墨烯中的一种或多种。
进一步的，所述阻燃剂为卤系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、氮系阻燃剂、三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系阻燃剂中的一种或多种。
进一步的，所述分散剂为byk-210、硅烷偶联剂、牛胆酸钠、吐温80、司盘80中的一种或多种。
进一步的，所述异氰酸酯为mdi50、mdi100、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、己二异氰酸酯(hdi)、苯二亚甲基二异氰酸酯(xdi)中的一种或多种。
进一步的，所述端氨基聚醚为dl400、d230、d400、d2000、t5000、t403中的一种或多种。
进一步的，所述扩链剂为二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、n’n-二烷基甲苯二胺中的一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供了一种由上述制备方法制备的石墨烯阻燃耐磨涂层。
本发明的有益效果：石墨烯是从石墨中剥离出来的单层石墨片，具有二维蜂窝状结构，其比表面积高达2630m2/g，具有优异的导电性、导热性、耐热性、物理机械性能以及气体阻隔性能，拉伸强度可达1tpa，电导率高达106s/m，热导率可达5.3×103w/(m·k)。石墨烯中碳原子以sp2杂化轨道的形式相结合，具有独特的二维碳原子结构，因此可以作为阻燃剂来改善材料的阻燃性能。本发明通过添加少量石墨烯或其衍生物作为阻燃剂，提高了涂层的阻燃和耐磨性能，此外，本发明的制备方法工艺路线简单、设备投入少、耗能少。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种石墨烯阻燃耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)a组分的制备：
将聚醚多元醇ppg-100030kg加入到反应装置中，加热到100℃，去除水分，保温3小时后降温到35℃；
将6kg氧化石墨烯、20kg阻燃剂四氯邻苯二甲酸酐、4kg分散剂司盘80加入到聚醚多元醇ppg-1000中，高速分散3小时，形成均一稳定的混合溶液c，并加热到65℃；
将40kg异氰酸酯mdi100加入到上述混合溶液c中，并保持温度在65℃，搅拌6小时得到a组分，搅拌速度为200rpm；
2)b组分的制备：
将5kg石墨烯、25kg阻燃剂四氯邻苯二甲酸酐、5kg纳米材料二氧化硅、5kg分散剂硅烷偶联剂及30kg端氨基聚醚d2000加入到反应釜中，常温搅拌3小时，得到混合溶液d；将上述混合溶液d加入到研磨设备中，研磨6小时；将研磨后的混合溶液d加入到反应釜中，并加入3kg颜料、27kg扩链剂，抽真空并搅拌1小时得到b组分，转速800rpm；
3)将a、b组分加热到65℃，使用高压喷涂设备按照1：1体积比喷涂，主机压力设定为70kg/cm2，温度为65℃，进行喷涂成膜，即得到石墨烯阻燃耐磨涂层。
实施例2
1)a组分的制备：
将聚醚多元醇ppg-1000,10kg加入到反应装置中，加热到120℃，去除水分，保温4小时后降温到40℃；
将0.5kg氧化石墨烯、30kg阻燃剂磷酸酯、1kg分散剂司盘80加入到聚醚多元醇中，高速分散4小时，形成均一稳定的混合溶液c，并加热到85℃；
将57.5kg异氰酸酯mdi100加入到上述混合溶液c中，并保持温度在85℃，搅拌6小时得到a组分，搅拌速度300rpm；
2)b组分的制备：
将0.5kg氧化石墨烯、30kg阻燃剂磷酸酯、10kg纳米材料二氧化硅、1.5kg分散剂硅烷偶联剂及43kg端氨基聚醚t-5000加入到反应釜中，常温搅拌3小时，混合均匀，得到混合溶液d；将上述混合溶液d加入到研磨设备中，研磨8小时；将研磨后的混合溶液d加入到反应釜中，并加入3kg颜料、12kg扩链剂，抽真空并搅拌1小时得到b组分，转速1400rpm；
3)将a、b组分加热到65℃，使用高压喷涂设备按照1：1体积比喷涂，主机压力设定为70kg/cm2，温度为65℃，进行喷涂成膜，即得到石墨烯阻燃耐磨涂层。
实施例3
1)a组分的制备：
将聚醚多元醇ppg-200040kg加入到反应装置中，加热到100℃，去除水分，4小时后降温到35℃；
将0.5kg氧化石墨烯、7.5kg阻燃剂双氰胺、1kg分散剂司盘80加入到聚醚多元醇中，高速分散4小时，形成均一稳定的混合溶液c，并加热到85℃；
将50kg异氰酸酯mdi100加入到上述混合溶液c中，并保持温度在65℃，搅拌6小时得到a组分，转速200rpm；
2)b组分的制备：
将0.5kg氧化石墨烯、7.5kg阻燃剂双氰胺、12kg纳米材料二氧化硅、1.5kg分散剂硅烷偶联剂及30kg端氨基聚醚d2000加入到反应釜中，常温搅拌3小时，混合均匀，得到混合溶液d；
将上述混合溶液d加入到研磨设备中，研磨10小时；
将研磨后的混合溶液d加入到反应釜中，并加入3kg颜料、45.5kg扩链剂，抽真空并搅拌1小时得到b组分，转速1500rpm；
3)将a、b组分加热到65℃，使用高压喷涂设备按照1：1体积比喷涂，主机压力设定为70kg/cm2，温度为65℃，进行喷涂成膜，即得到石墨烯阻燃耐磨涂层。
实施例4
将实施例1-3制备的石墨烯阻燃耐磨涂层在gb9278规定条件下放置7天后测试物理性能，测试标准遵循gb/t23446-2009和gb2406-80标准，测试结果如下：
表1石墨烯阻燃耐磨涂层性能测试结果
由表4可知，实施例1-3制备的石墨烯阻燃耐磨涂层具有良好的阻燃性能及耐磨性能。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过添加少量石墨烯或其衍生物作为阻燃剂，提高了涂层的阻燃和耐磨性能。本发明制备方法，无需高温高压的合成环境，制备流程相对简单，即耗能少，设备投入较少，对场地要求低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。