一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其包括阻燃剂芯材以及在阻燃剂芯材外表面设置的多层壁材，所述多层壁材是由有机材料层和石墨烯材料层交替设置组成，且最内层和最外层为有机材料层。本实用新型专利技术的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其壁材采用有机材料层和石墨烯材料层交替组成，具有较强的阻隔性，防止阻燃剂吸水；石墨烯材料采用有机物夹层，力学性能显著提高；多层结构设计，在熔融过程中依然与基体保持良好的相容性；石墨烯作为阻隔和阻燃促进剂，可显著提高阻燃效果，降低阻燃剂的使用量，具有良好的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊
本技术涉及高分子阻燃剂领域，尤其涉及一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊。
技术介绍
高分子材料综合性能优异，已经成为不可缺少的一种重要材料，但多数高分子材料易燃，需要添加阻燃剂。无卤阻燃剂由于无卤素，综合性能高等优点，是重要的发展方向，主要包括氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MH）、红磷、膨胀石墨及磷-氮系膨胀阻燃剂（IFR）。但传统无卤阻燃剂依然存在如下问题：（1）易吸水，导致性能下降或失效；（2）力学性能较差，添加到高分子材料中会降低其力学性能；（3）无卤阻燃剂与高分子之间相容性较差，即使采用微胶囊包裹，壁材在熔融分散时也容易被打破，导致分散效果不佳；（4）添加量较多，增加成本；这些显著限制了阻燃剂的应用。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，旨在解决现有阻燃剂易吸水、力学性能差、分散效果不佳、添加量较多的问题。本技术的技术方案如下：一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，包括阻燃剂芯材以及在阻燃剂芯材外表面设置的多层壁材，所述多层壁材是由有机材料层和石墨烯材料层交替设置组成，且最内层和最外层为有机材料层。所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，壁材的层数为三层，从内向外依次包括有机材料层、石墨烯材料层和有机材料层。所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，所述阻燃剂芯材为无机阻燃剂、膨胀阻燃剂、磷系阻燃剂或氮系阻燃剂。所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，所述有机材料层为聚乙烯醇、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯或聚酯。所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，所述石墨烯材料层为石墨烯或改性石墨烯。所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，所述阻燃剂芯材的粒径为1μm-50μm。所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，所述有机材料层厚度为10nm-1000nm。所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其中，所述石墨烯层材料厚度为1nm-500nm。有益效果：本技术的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其壁材采用有机材料层和石墨烯材料层交替组成，具有较强的阻隔性，防止阻燃剂吸水；石墨烯材料采用有机物夹层，力学性能显著提高；多层结构设计，在熔融过程中依然与基体保持良好的相容性；石墨烯作为阻隔和阻燃促进剂，可显著提高阻燃效果，降低阻燃剂的使用量，具有良好的推广价值。附图说明图1为本技术一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊较佳实施例的结构示意图。具体实施方式本技术提供一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1，图1为本技术提供一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊较佳实施例的结构示意图，如图所示，其包括阻燃剂芯材1以及在阻燃剂芯材1外表面设置的多层壁材2，所述多层壁材2是由有机材料层21和石墨烯材料层22交替设置组成，且最内层和最外层为有机材料层21。优选的，壁材2的层数为三层，从内向外依次包括有机材料层21、石墨烯材料层22和有机材料层21。在这种结构中，最内层和最外层是有机材料层21，其中的中间层是石墨烯材料层22。这种交替结构具有阻隔性强，可有效防止阻燃剂吸水。这种交替结构更为重要的优点是，石墨烯材料层22被有机材料层21夹层，可提高阻燃剂芯材1及有机基材的相容性，提高分散效果。当然，本技术中，还可以是其他交替结构，例如壁材2的层数为五层，从内向外依次包括有机材料层21、石墨烯材料层22、有机材料层21、石墨烯材料层22和有机材料层21，这样层数更多，且石墨烯材料层22也被有机材料层21夹层，具有更好的阻隔性能，还能提高材料相容性。又或者，壁材2的层数为七层，从内向外依次包括有机材料层21、石墨烯材料层22、有机材料层21、石墨烯材料层22、有机材料层21、石墨烯材料层22和有机材料层21，这样层数更多，且石墨烯材料层22也被有机材料层夹层，具有更好的阻隔性能，也能提高材料相容性。另外，需说明的是，在同一阻燃剂微胶囊中，各层的有机材料层21可以是相同材料，也可以是不同材料，各层的石墨烯材料层22可以是相同材料，也可以是不同材料。进一步，所述阻燃剂芯材1为无机阻燃剂、膨胀阻燃剂、磷系阻燃剂或氮系阻燃剂。其中的无机阻燃剂可以是氢氧化镁、氢氧化铝、金属氧化物（Sb2O3）等。所述阻燃剂芯材1的粒径为1μm-50μm，例如为直径25μm或者50μm的球形颗粒状结构。进一步，所述有机材料层21为聚乙烯醇、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯或聚酯。所述有机材料层21的厚度为10nm-1000nm，例如厚度为500nm或者1000nm。进一步，所述石墨烯材料层22为石墨烯或改性石墨烯。所述石墨烯层材料22的厚度为1nm-500nm，例如厚度为250nm或者500nm。下面提供一实施例来说明本技术的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊制备过程，如下：（1）将三聚氰胺和甲醛溶液混合，搅拌并升温到80℃至溶液澄清后，调节体系的pH值至8.5左右，恒温反应1小时，得到三聚氰胺甲醛树脂预聚体溶液。（2）将粒径为30μm的无机阻燃剂氢氧化铝，加入三聚氰胺甲醛树脂预聚体，调节体系pH值为4，75℃搅拌反应2h，冷却，洗涤，干燥。（3）将硅烷偶联剂KH690改性的氧化石墨烯分散在水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，60℃搅拌1h，将步骤（2）中的干燥产物加入，80℃搅拌反应3h，冷却，洗涤，干燥。（4）将聚乙烯醇加入去离子水中，在常温溶胀，再升温至70℃搅拌使其溶解，用盐酸调节pH值至3，加入（3）中的干燥产物和戊二醛，搅拌反应3h，冷却，洗涤，干燥。上述实施例所制备的多壁的阻燃剂微胶囊中，阻燃剂芯材1为氢氧化铝，粒径为50μm；内部的有机材料层21为三聚氰胺甲醛树脂，厚度为1000nm；石墨烯材料层22为硅烷偶联剂改性的氧化石墨烯，厚度500nm；外部的有机材料层21为聚乙烯醇，厚度为1000nm。上述实施例制得的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，耐水性优异，70℃保温72h，失重小于2%。添加15%该阻燃剂的聚丙烯，氧指数从18提升到35，垂直燃烧等级从NR提高到V-0级，拉伸强度从38Mpa提高到45Mpa，性能极其优异。综上所述，本技术的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其壁材采用有机材料层和石墨烯材料层交替组成，具有较强的阻隔性，防止阻燃剂吸水；石墨烯材料采用有机物夹层，力学性能显著提高；多层结构设计，在熔融过程中依然与基体保持良好的相容性；石墨烯作为阻隔和阻燃促进剂，可显著提高阻燃效果，降低阻燃剂的使用量，具有良好的推广价值。应当理解的是，本技术的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其特征在于，包括阻燃剂芯材以及在阻燃剂芯材外表面设置的多层壁材，所述多层壁材是由有机材料层和石墨烯材料层交替设置组成，且最内层和最外层为有机材料层。

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其特征在于，包括阻燃剂芯材以及在阻燃剂芯材外表面设置的多层壁材，所述多层壁材是由有机材料层和石墨烯材料层交替设置组成，且最内层和最外层为有机材料层。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其特征在于，壁材的层数为三层，从内向外依次包括有机材料层、石墨烯材料层和有机材料层。3.根据权利要求1所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述阻燃剂芯材为无机阻燃剂、膨胀阻燃剂、磷系阻燃剂或氮系阻燃剂。4.根据权利要求1所述的基于石墨烯的多壁阻燃剂微胶囊，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙耀明，彭晓华，陈寿，张玲，王鑫，涂建国，
申请(专利权)人：深圳八六三计划材料表面技术研发中心，深圳市美丽华油墨涂料有限公司，深圳市通产丽星股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44