【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于阻燃涂料，具体涉及一种仿生石墨烯/含硫共聚物基阻燃涂料及其制备方法。
技术介绍
1、高分子材料性能优异，具有许多其他材料不具备的特性:如质轻、加工性能好、高流动性易于成型、绝缘性、耐磨性等。但大多数高分子材料是碳氢有机结构，属于易燃、可燃材料，在燃烧时热释放速率大、热值高、火焰传播速度快，不易熄灭；某些材料燃烧时还产生浓烟及有毒气体，对人类生命安全与环境保护构成潜在的威胁。近年来，全球阻燃材料行业产值逐年增长，同时，各国相继提升有关材料阻燃的法规，对高分子材料的阻燃性提出更高的要求。
2、目前，主要有三种途径来实现高分子材料的阻燃：1)通过物理共混的方式将阻燃剂加入到高分子基体中，但该方式会使高分子材料特别是橡胶材料的力学性能和弹性大幅下降，从而限制了其使用范围。2)采用本体阻燃的方式，即采用化学反应的方式将阻燃结构单元引入到高分子材料的主链或者侧链结构中，但该方法成本高。3)在表面涂刷阻燃涂料使基材既能获得良好的防火性能，又能避免基材力学性能和弹性的下降；这种方法价格低廉，实施方案简洁，实用性强，不仅有效保护了高分子基材自身优异的力学性能，又实现了阻燃，因此充分体现了高分子基材表面阻燃涂料的重要意义。
3、阻燃涂料的阻燃途径主要通过物理共混的方式将阻燃剂加入到高分子基体涂层中。为了获得高阻燃涂层，必然添加大量阻燃剂，但该方式会使高分子基涂层的附着力和力学性能大幅下降，从而传统阻燃涂料的阻燃性能有限，限制了其使用范围。为此，从阻燃涂料的阻燃剂和基体材料的结构和性能两方面考虑，进一步优化提高阻
4、在自然界中，火山喷发出来的熔岩是不可燃的，但表现出高温下流动性好。此外，陶瓷熔岩的特征是热导率小于1.29w/m·k，因为它们的内部多孔结构是由气体释放产生的。最近的研究表明熔岩由多种无机氧化物(如sio2、al2o3、cao、na2o)，可在高温下熔化产生流动填补燃烧碳的孔隙，与低导热系数的不可流动不燃炭层协同效应，阻燃可燃o2气体及热量渗透，形成坚固防火屏障。
5、高粘性含硫离子液体聚合物涂层聚(vs-co-hea)或pvh发展迅速，没有添加阻燃剂条件下，也显示较好的阻燃性能，但是为了获得良好阻燃性能，涂层厚度较大，且容易吸水，结构稳定性较差，也限制其工业化应用。因此，如何高效地设计廉价且可扩展的阻燃涂料，仍然是一个巨大的挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有阻燃涂料阻燃性能和机械力学性能难以同时优化的矛盾问题，提供一种仿生石墨烯/含硫共聚物基阻燃涂料及其制备方法，基于火山喷发出来的熔岩阻燃特性和机制，从高分子涂层基体和阻燃体系两方面创新，相对传统阻燃涂料，不仅显示优异的综合性能，且制备工艺简单，同时具有高耐磨、高耐水等特性，具有更加广阔的应用场景。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种仿生石墨烯/含硫共聚物基阻燃涂料的制备方法，包括如下步骤：
4、1)含硫共聚物分散剂合成
5、将25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水a按配比加入混合容器中，边搅拌边缓慢加入适量羟基酯类单体，得到共混溶液；
6、将得到的共混溶液连同混合容器置于水浴锅中，边搅拌边升温至60～75℃，在共混溶液搅拌均匀后，用恒压漏斗将1wt％过硫酸钾水溶液匀速滴加至共混液中；
7、在过硫酸钾溶液滴加完成后，继续反应4～6h，得到含硫共聚物分散剂；
8、2)含硫共聚物基体乳液合成
9、将25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水b加入四颈烧瓶a并置于恒温水浴锅中，在35～45℃下搅拌均匀，得到反应溶液a；
10、将25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水c预混合后，连同苯乙烯单体、丙烯酸酯一起加入四颈烧瓶b并置于恒温水浴锅中，在35～45℃下搅拌均匀，得到反应溶液b；
11、将反应溶液a加热至70℃时，然后将反应溶液b和2～3wt％过硫酸钾水溶液匀速滴加到反应溶液a中，3～5h内滴完，保温0.5～2h后冷却至室温，用氨水中和至ph值为8～9，得到含硫共聚物基体乳液；
12、3)石墨烯/玻璃微珠复合粒子的制备
13、在浓硫酸中逐渐加入高锰酸钾，在室温下搅拌溶解，再缓慢加入石墨，搅拌得到糊状物；
14、称取无水碳酸钠、糊状物，逐步依次添加至干净烧杯并充分混合搅拌，搅拌过程中充分放热后，再逐步依次加入无水碳酸钠和糊状物，直至加完后，继续混合搅拌至由糊状物成为固体粉体；
15、在上述固体粉体中加浓磷酸，在室温下机械搅拌6～7h，通过过滤法，结合水洗至溶液ph值为5～6，再经过滤除水得到膨胀酸化石墨；
16、预备适量去离子水d，将膨胀酸化石墨、低熔点玻璃微珠、由步骤1)得到的含硫共聚物分散剂依次加入离子水d中，得到溶液c；其中，膨胀酸化石墨的添加量为去离子水d质量的5～10wt％，低熔点玻璃微珠的添加量为去离子水d质量的20～25wt％，含硫共聚物分散剂的添加量为膨胀酸化石墨、低熔点玻璃微珠质量之和的1～10wt％；
17、用naoh调节溶液c的ph值为10～12，经搅拌、砂磨后进行过滤除渣，得到石墨烯/玻璃微珠复合粒子的混合溶液，记为graphene@gp分散液；
18、4)阻燃涂料制备
19、以步骤2)得到的含硫共聚物基体乳液作为涂料基体，加入步骤3)得到graphene@gp分散液，经搅拌、砂磨后进行过滤除渣，得到graphene@gp/含硫共聚物的混合溶液；
20、将适量消泡剂、流平剂加入到上述混合溶液中，搅拌均匀，得到仿生石墨烯/含硫共聚物基阻燃涂料。
21、进一步地，步骤1)中，所述乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水a、羟基酯类单体、1wt％过硫酸钾水溶液的质量比为130：20～50：15～30：40～80。
22、进一步地，步骤1)中，所述羟基酯类单体为醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
23、进一步地，步骤2)在配置反应溶液a过程中，25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水b的质量比为2～10：1。
24、进一步地，步骤2)在配置反应溶液b过程中，25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水c、苯乙烯单体、丙烯酸酯的质量比为400：40～60：50～80：30～70。
25、进一步地，步骤2)中，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿生石墨烯/含硫共聚物基阻燃涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水a、羟基酯类单体、1wt％过硫酸钾水溶液的质量比为130：20～50：15～30：40～80。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述羟基酯类单体为醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)在配置反应溶液A过程中，25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水b的质量比为2～10：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)在配置反应溶液B过程中，25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水c、苯乙烯单体、丙烯酸酯的质量比为400：40～60：50～80：30～70。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述丙烯酸酯为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述含硫共聚物基体乳液、Graphene@GP分散液的体积为1.5～2：1。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，消泡剂的添加量为混合溶液质量的0.4～1.5wt％，流平剂的添加量为混合溶液质量的0.2～1.5wt％。
10.一种仿生石墨烯/含硫共聚物基阻燃涂料，由权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种仿生石墨烯/含硫共聚物基阻燃涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水a、羟基酯类单体、1wt％过硫酸钾水溶液的质量比为130：20～50：15～30：40～80。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述羟基酯类单体为醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)在配置反应溶液a过程中，25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水b的质量比为2～10：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)在配置反应溶液b过程中，25wt％乙烯基磺酸钠水溶液、去离子水c、苯乙烯单体、丙烯酸酯的质量比为400：40～60：50～80：30～70。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙友谊，花超，吴勇平，
申请(专利权)人：常州烯聚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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