一种高分子复合阻燃剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高分子复合阻燃剂及其制备方法，涉及阻燃剂技术领域。本发明专利技术在制备高分子复合阻燃剂时，先将二苯基一氯氧膦和三(2

【技术实现步骤摘要】
一种高分子复合阻燃剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃剂
，具体为一种高分子复合阻燃剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]阻燃剂按照聚合物获得阻燃性能的方式，主要分为两类，一类是添加型阻燃剂，一类是反应型阻燃剂。添加型阻燃剂，主要是通过物理方法，与高分子材料发生复合，在不影响材料性能的同时，提高高分子的阻燃性能，使其可以应用到相关领域。由于添加型阻燃剂制备容易，成本低，与高分子复合加工过程简单等特点，使它成为提高材料阻燃性最经济与迅速的方法，大量使用在阻燃高分子领域。反应型阻燃剂，主要是指设计与制备出本身可以阻燃的高分子，或者通过共聚或接枝改性的方法，将阻燃剂接枝到高分子链中，使聚合物具备阻燃性能。
[0003]因为阻燃剂的使用，聚合物的燃烧性能在很多方面得到了有效地降低，有效的减小了火灾的发生。但是传统的阻燃剂，绝大多数含有卤素，在热分解时，大多要放出大量烟雾与含卤有毒气体,极大地限制了其应用。欧盟，美国环保局，世界卫生组织等先后不同程度低处出来要求限制含溴化苯氧化物，二噁英等有毒阻燃剂的使用。因此，利用新的原理与方法合成制备出新型无卤阻燃剂显得尤为必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高分子复合阻燃剂及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高分子复合阻燃剂的制备方法，所述高分子复合阻燃剂由超支化高分子阻燃剂加热后并加入改性氧化石墨烯反应制得。
>[0007]作为优化，所述超支化高分子阻燃剂是将二苯基一氯氧膦和三(2
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羟乙基)异氰尿酸酯反应制得磷氮阻燃单体，将磷氮阻燃单体和3
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氨基丙基三乙氧基硅烷反应制得。
[0008]作为优化，所述改性氧化石墨烯是将石墨粉通过硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水氧化制得氧化石墨烯；将硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁和氢氧化钠混合配制成溶液，并加入氧化石墨烯反应制得。
[0009]作为优化，所述高分子复合阻燃剂的制备方法包括以下制备步骤：
[0010](1)将磷氮阻燃单体和3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷按摩尔比3:2.1～3:2.2混合均匀，在氩气氛围中，常压下，145～155℃，400～600r/min搅拌反应12～16h，冷却至室温，制得超支化高分子阻燃剂；
[0011](2)将石墨粉、硝酸钠和质量分数90～98％的浓硫酸按质量比2:1:150～3:1:200混合均匀，在0～5℃，400～600r/min搅拌4～6min，继续搅拌并在8～10min内匀速加入石墨粉质量3～4倍的高锰酸钾，继续搅拌6～8min，升温至30～40℃，400～600r/min搅拌3～4h，再置于0～2℃石墨粉质量300～400倍的纯水中，在0～2℃加入石墨粉质量3～4倍的质量分
数30～34％的双氧水并以400～600r/min的转速搅拌3～4h，过滤并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥10～12h，制得氧化石墨烯；
[0012](3)将硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁和纯水按质量比1:1:1:10～1:1:1:15混合均匀，再加入硝酸铝质量10～15倍的质量分数15～20％的氢氧化钠溶液，在20～30℃，800～1000r/min搅拌20～30min，再升温至90～100℃，继续搅拌并在20～30min内匀速滴加硝酸铝质量10～14倍的氧化石墨烯分散液，滴加结束后置于高压反应釜中，在90～100℃，300～500r/min搅拌反应20～24h，取出并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥10～12h，制得改性氧化石墨烯；
[0013](4)将超支化高分子阻燃剂加热至175～185℃，以200～300r/min的转速搅拌，并在20～30min内匀速加入超支化高分子阻燃剂质量0.4～0.6倍的改性氧化石墨烯，添加结束后继续搅拌3～4h，降温至125～135℃，加入超支化高分子阻燃剂质量80～100倍的对二甲苯并继续搅拌20～30min，过滤并用纯水和无水乙醇洗涤3～5次，在60～70℃干燥10～12h，再置于粉磨机中粉磨后过200～300目筛，制得高分子复合阻燃剂。
[0014]作为优化，步骤(1)所述磷氮阻燃单体的制备方法为：将二苯基一氯氧膦、三(2
‑
羟乙基)异氰尿酸酯按摩尔比1:1.2～1:1.4溶解于二苯基一氯氧膦质量40～50倍的二氧己环中，在氮气氛围中，90～100℃，800～1000r/min搅拌反应6～8h，加入二苯基一氯氧膦质量100～200倍的纯水并冷却至室温，过滤并用无水乙醇和纯水洗涤3～5次，在30～40℃，1～2kPa干燥10～12h，制备而成。
[0015]作为优化，所述磷氮阻燃单体的分子结构如下：
[0016][0017]作为优化，步骤(1)所述超支化高分子阻燃剂的分子结构如下：
[0018][0019]其中R1为：
[0020][0021]R2为：
[0022][0023]作为优化，步骤(2)所述石墨粉的粒径小于0.1mm，纯度大于99％。
[0024]作为优化，步骤(3)所述将氧化石墨烯和纯水按质量比1:10～1:15混合均匀配制成氧化石墨烯分散液。
[0025]作为优化，所述高分子复合阻燃剂可作为添加剂应用于塑料、涂料中。
[0026]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0027]本专利技术在制备高分子复合阻燃剂时，先将石墨粉通过硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水氧化制得氧化石墨烯；将硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁和氢氧化钠混合配制成溶液，并加入氧化石墨烯反应制得改性氧化石墨烯；将超支化高分子阻燃剂加热后加入改性氧化石墨烯，制得高分子复合阻燃剂。
[0028]首先，将二苯基一氯氧膦和三(2
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羟乙基)异氰尿酸酯反应制得磷氮阻燃单体，将磷氮阻燃单体和3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷反应制得超支化高分子阻燃剂，超支化高分子阻
燃剂边端可产生大量硅羟基和改性氧化石墨烯相连接，提高了改性氧化石墨烯的分散性，同时多余的硅羟基可以相互之间形成硅氧连接，同时大量的氨基可参与环氧树脂的固化，形成有机无机交联网络结构，对其余成分进行受力保护，从而提高了耐磨性能，同时超支化高分子阻燃剂含有大量的磷、氮元素，磷、氮在反应过程中形成含磷、氮的中间体，可以改善羰基反应活性和磷酰化速率，进而提高成炭率，氮化合物可以延缓凝聚相中含磷化合物的会挥发损失，还能够加强磷化合物的氧化，且能放出包括氨气在内的难燃气体，并加速膨胀碳层的形成，从而提高了阻燃性能。
[0029]其次，对氧化石墨烯进行改性，氧化石墨烯表面含有大量的羟基和羧基等亲水基团，金属离子易于与这些基团形成配合键而被吸附在氧化石墨烯表面，并形成金属氢氢化物，金属氢氢化物可通过吸收热量脱去水分子降温，同时脱水后形成的微观金属氧化物可以对热辐射进行反射和散射，并且能超支化高分子阻燃剂上的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分子复合阻燃剂，其特征在于，所述高分子复合阻燃剂由超支化高分子阻燃剂加热后并加入改性氧化石墨烯反应制得。2.根据权利要求1所述的一种高分子复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述超支化高分子阻燃剂是将二苯基一氯氧膦和三(2
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羟乙基)异氰尿酸酯反应制得磷氮阻燃单体，将磷氮阻燃单体和3
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氨基丙基三乙氧基硅烷反应制得。3.根据权利要求1所述的一种高分子复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述改性氧化石墨烯是将石墨粉通过硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水氧化制得氧化石墨烯；将硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁和氢氧化钠混合配制成溶液，并加入氧化石墨烯反应制得。4.一种高分子复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述高分子复合阻燃剂的制备方法包括以下制备步骤：(1)将磷氮阻燃单体和3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷按摩尔比3:2.1～3:2.2混合均匀，在氩气氛围中，常压下，145～155℃，400～600r/min搅拌反应12～16h，冷却至室温，制得超支化高分子阻燃剂；(2)将石墨粉、硝酸钠和质量分数90～98％的浓硫酸按质量比2:1:150～3:1:200混合均匀，在0～5℃，400～600r/min搅拌4～6min，继续搅拌并在8～10min内匀速加入石墨粉质量3～4倍的高锰酸钾，继续搅拌6～8min，升温至30～40℃，400～600r/min搅拌3～4h，再置于0～2℃石墨粉质量300～400倍的纯水中，在0～2℃加入石墨粉质量3～4倍的质量分数30～34％的双氧水并以400～600r/min的转速搅拌3～4h，过滤并用纯水洗涤3～5次，在60～70℃干燥10～12h，制得氧化石墨烯；(3)将硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁和纯水按质量比1:1:1:10～1:1:1:15混合均匀，再加入硝酸铝质量10～15倍的质量分数15～20％的氢氧化钠溶液，在20～30℃，800～1000r/min搅拌20～30min，再升温至90～100℃，继续搅拌并在20～30min内匀速滴加硝酸铝质量10～14倍的氧化石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴陶陶，程明华，王同胜，李晓芳，王建超，张俊良，
申请(专利权)人：泰安亚荣生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：