一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料及制备方法。将氧化石墨烯、离子液体1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐加入水中制得混合液，接着依次加入磷钨酸水溶液和水合肼，反应制得石墨烯‑离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物，接着与丁苯胶颗粒、乙苯、苯乙烯、丙烯腈、引发剂混合加热反应，即得家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料。该方法通过在在ABS单体原位聚合时加入石墨烯‑离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物，使得制得的复合塑料具有优异的阻燃性能，并且无卤、高效、无毒，不会对环境和人体健康带来不利，是家电外壳制备的理想材料。

【技术实现步骤摘要】
一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料及制备方法
本专利技术涉及复合塑料领域，具体涉及阻燃塑料的制备，特别是涉及一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料及制备方法。
技术介绍
从20世纪80年代开始，我国家电产品产量迅速增长，产品质量也不断提高，2001年11月，我国正式加入WTO，这为我国家电产品的发展全面放闸，使我国家电产销量逐渐超越欧美和日本等制造业大国，成为全球最大电器生产国和出口国，再加上我国本身拥有全球最大的消费市场，劳动力成本较低，这都使得近年来我国家电行业的发展突飞猛进。热塑性塑料由于具有良好的可塑性和熔融流动性以及质量轻、制造成型简单、成本低等优点，已成为最常见的家电产品外壳结构材料。其中ABS塑料的成型加工性、尺寸稳定性、电绝缘性及耐冲击性等综合性能优异，被广泛应用于家电、汽车、机械零部件等领域。近年随着家电产量的不断增加，国内ABS需要量也越来越大。但ABS本身为可燃材料，氧指数仅为17.8，离火后能继续燃烧，并释放出大量有毒气体。目前家电外壳塑料常用的阻燃改性是添加阻燃剂，因此新型阻燃剂的研究和应用成为ABS塑料在家电等领域应用的重要内容。中国专利技术专利申请号201610648560.7公开了一种新型石墨烯复合ABS及其制备方法，原料为石墨烯、ABS、IFR、蒙脱土、空心玻璃微珠、磷酸三苯酯、二氧化钛、石墨、硅酮粉和间苯二酚双二苯磷酸酯。中国专利技术专利申请号201711463177.5公开了一种石墨烯改性ABS树脂及其制备方法，其中，制备方法包括步骤：提供三聚氰胺与二苯基磷酰氯，将三聚氰胺与二苯基磷酰氯混合并进行化合反应，得到三聚氰胺-二苯基磷酰氯化合物；提供氧化石墨烯，将三聚氰胺-二苯基磷酰氯化合物与氧化石墨烯混合并进行接枝反应，得到三聚氰胺-二苯基磷酰氯-氧化石墨烯；提供ABS基体，将三聚氰胺-二苯基磷酰氯-氧化石墨烯与ABS基体熔融共混，得到石墨烯改性ABS树脂。中国专利技术专利申请号201511012955.X公开了一种ABS塑料的制备方法，将载体、硅烷偶联剂、增韧剂、分散剂、发泡剂、抗菌剂、抗静电剂、阻燃剂以及抗紫外线剂一起搅拌混合，混合均匀后加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度：一区温度180℃，二区温度185℃，三区温度190℃，四区温度195℃，五区温度210℃，六区温度215℃，七区温度230℃，八区温度240℃，九区温度245℃，挤出后冷却牵条、风干切粒制得本专利技术的ABS塑料。中国专利技术专利申请号201710249562.3公开了一种高性能ABS/PA6/石墨烯复合材料及其制备方法，该复合材料是由ABS、PA6、石墨烯和增容剂ABS-g-MAH组成，该复合材料是利用石墨烯/PA6纳米复合材料与ABS进行熔融共混挤出制得，该石墨烯/PA6纳米复合材料是由改性石墨烯与己内酰胺原位聚合得到。根据上述，现有方案中用于ABS等复合塑料的阻燃剂主要是含卤阻燃剂在生产，加工和使用过程中会给环境带来不利，并且家电产品是日常生活设施的重要组成部分，含卤阻燃剂燃烧时释放大量有毒气体会对人的健康带来严重影响。
技术实现思路
针对目前应用较广的家电外壳材料需要添加含卤阻燃剂，在燃烧时释放大量有毒气体，存在对环境和人体健康都带来不利影响的缺陷，本专利技术提出一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料及制备方法，从而有效保证了复合塑料的阻燃性能的同时，具有无卤、无毒等优点。本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐分散于水中，超声分散，制得混合液；（2）将质量浓度为30%的磷钨酸水溶液缓慢滴入步骤（1）制得的混合液中，升温至80℃，缓慢加入还原剂水合肼，搅拌1h，接着冷却至室温继续搅拌10h，在80℃下真空干燥4h，制得石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物；（3）将丁苯胶粉碎成颗粒加入反应釜中，接着加入乙苯强力搅拌，再加入苯乙烯、丙烯腈进行磁力搅拌，再加入步骤（2）制得的石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物、引发剂，加热反应一定时间，接着继续升温并保温一定时间，反应产物经脱挥、干燥，制得石墨烯/ABS复合塑料材料。本专利技术采用在ABS单体原位聚合时加入石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物来实现该材料的无毒，无卤，高效阻燃，燃烧时，石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物形成连续和紧密的阻隔层，杂化物中的离子液体修饰的磷钨酸盐可催化成炭，在该材料表层形成一层均匀、密闭及完整的蜂窝状炭质保护层，快速阻止火焰的穿透和继续燃烧，杂化物中的石墨烯二维片层可有效地抑制ABS裂解产生的可燃性小分子气体的逸散，并且阻隔热量与氧气向该材料内部扩散，达到安全高效阻燃的目的。优选的，步骤（1）中各原料重量份为，氧化石墨烯5~10重量份、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐22~28重量份、水62~73重量份。优选的，步骤（1）所述超声分散的超声波功率密度为1~2W/cm2，时间为20~40min。优选的，步骤（2）中各原料重量份为，磷钨酸水溶液55~72重量份、混合液25~40重量份、水合肼3~5重量份。优选的，步骤（3）中各原料重量份为，丁苯胶12~15重量份、乙苯38~59重量份、苯乙烯8~12重量份、丙烯腈5~8重量份、石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物15~25重量份、引发剂1~2重量份。优选的，步骤（3）所述引发剂为偶氮二异丁腈和过氧化氢异丙苯，二者质量比为2:1~3:1。优选的，步骤（3）所述磁力搅拌的转速为200~300r/min，时间为40~60min。优选的，步骤（3）所述加热温度为70~90℃，反应时间为3~5h。优选的，步骤（3）所述保温方式为，先加热至100℃保温3h，再加热至120℃保温3h。本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料。将氧化石墨烯，离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐分散于水中超声分散形成混合液，将磷钨酸水溶液缓慢滴入混合液中，升温后缓慢加入还原剂水合肼搅拌，冷却至室温再搅拌，真空干燥得到石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物；将丁苯胶粉碎成颗粒加入反应釜中，加入乙苯强力搅拌使其溶解，再加入苯乙烯，丙烯腈，磁力搅拌，再加入制备的石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物、引发剂偶氮二异丁腈、过氧化氢异丙苯，升温反应后恒温保持，反应产物经过脱挥、干燥得到产品。本专利技术提供了一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出加入石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物制备家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料的方法。2、通过在在ABS单体原位聚合时加入石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物，使得制得的复合塑料具有优异的阻燃性能。3、本专利技术的阻燃复合塑料无卤、高效、无毒，不会对环境和人体健康带来不利，是家电外壳制备的理想材料。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1制备过程为：（1）将氧化石墨烯、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐分散于水中，超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯、离子液体1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐分散于水中，超声分散，制得混合液；（2）将质量浓度为30%的磷钨酸水溶液缓慢滴入步骤（1）制得的混合液中，升温至80℃，缓慢加入还原剂水合肼，搅拌1h，接着冷却至室温继续搅拌10h，在80℃下真空干燥4h，制得石墨烯‑离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物；（3）将丁苯胶粉碎成颗粒加入反应釜中，接着加入乙苯强力搅拌，再加入苯乙烯、丙烯腈进行磁力搅拌，再加入步骤（2）制得的石墨烯‑离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物、引发剂，加热反应一定时间，接着继续升温并保温一定时间，反应产物经脱挥、干燥，制得石墨烯/ABS复合塑料材料。

【技术特征摘要】
1.一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐分散于水中，超声分散，制得混合液；（2）将质量浓度为30%的磷钨酸水溶液缓慢滴入步骤（1）制得的混合液中，升温至80℃，缓慢加入还原剂水合肼，搅拌1h，接着冷却至室温继续搅拌10h，在80℃下真空干燥4h，制得石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物；（3）将丁苯胶粉碎成颗粒加入反应釜中，接着加入乙苯强力搅拌，再加入苯乙烯、丙烯腈进行磁力搅拌，再加入步骤（2）制得的石墨烯-离子液体修饰的磷钨酸盐杂化物、引发剂，加热反应一定时间，接着继续升温并保温一定时间，反应产物经脱挥、干燥，制得石墨烯/ABS复合塑料材料。2.根据权利要求1所述一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中各原料重量份为，氧化石墨烯5~10重量份、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐22~28重量份、水62~73重量份。3.根据权利要求1所述一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述超声分散的超声波功率密度为1~2W/cm2，时间为20~40min。4.根据权利要求1所述一种家电专用阻燃石墨烯复合塑料材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51