[发明专利]氧化石墨烯杂化物阻燃剂及其制备方法

说明书

一种氧化石墨烯杂化物阻燃剂及其制备方法，其特征在于：该阻燃剂的制备原料包括聚磷酸铵、聚乙烯亚胺，双酚酸基聚磷酸酯电解质和氧化石墨烯；所述的聚乙烯亚胺作为气源、双酚酸基聚磷酸酯电解质作为炭源和聚磷酸铵作为酸源构成外层带负电荷的三维立体球状结构，再与带正电荷的氧化石墨烯通过静电吸附在一起构成阻燃剂。既能使得氧化石墨烯分散的均匀、达到提高材料力学性能的目的，又能实现高效的阻燃效果。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体的涉及一种氧化石墨烯杂化物阻燃剂及其制备方法,这类阻燃剂可以作为高效的阻燃剂应用于阻燃领域。

背景技术

目前，国内外对阻燃材料的基础研究和应用开发非常活跃。阻燃剂往往需要较高的添加量(无机类通常不少于40wt％，含磷类不少于30wt％)才能使材料达到预期的阻燃效果，阻燃效率较低，还会导致材料的力学性能受到较大的破坏。因此，研究开发更高效的环保阻燃剂，既能实现成为近年来阻燃领域重点研究目标之一。

氧化石墨烯(GO)在阻燃、增强增韧、阻隔等复合材料高性能化方面显示出了巨大的潜力，在高分子材料基体中添加微量的GO改性后材料的性能就会获得大幅提升。同时GO由于表面带有羟基、羧基、环氧等官能团，为后续的功能化提供一定的可行性，较其他纳米填充物具有明显优势。然而，GO和其他纳米材料类似，特别容易聚集导致难以分散均匀是制约其应用的重要因素之一。目前添加GO于聚合物基体中常用直接共混或者预先制成母粒再和基体共混。直接共混很难达到均匀分散的纳米材料，而通过溶液共混制成母粒的方法难免使用大量有机溶剂。另一方面，尽管GO表面有一些功能基团能够和PLA基体通过氢键相互作用，但是表面基团含量低，难以形成较强的界面作用。

因此，迫切需要设计新型的石墨烯阻燃体系，在减少有机溶剂用量的环保前提下，使其既能实现石墨烯的均匀分散达到提高材料力学性能目的，又能实现高效的阻燃效果。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种新型的氧化石墨烯杂化物阻燃剂，既能使得氧化石墨烯分散的均匀、达到提高材料力学性能的目的，又能实现高效的阻燃效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种氧化石墨烯杂化物阻燃剂，该阻燃剂的制备原料包括聚磷酸铵、聚乙烯亚胺，双酚酸基聚磷酸酯电解质和氧化石墨烯；所述的聚乙烯亚胺作为气源、双酚酸基聚磷酸酯电解质作为炭源和聚磷酸铵作为酸源构成外层带负电荷的三维立体球状结构，再与带正电荷的氧化石墨烯通过静电吸附在一起构成阻燃剂。

作为一种实施方案，本发明所述的聚磷酸铵(APP)、聚乙烯亚胺(PEI)，双酚酸基聚磷酸酯电解质或称自制的生物质聚磷酸酯电解质(BPE)和氧化石墨烯(GO)的重量百分比为1:10～30:10～30:0.3～3(即APP:PEI:BPE:GO＝1:10～30:10～30:0.3～3)。

本发明所述的石墨烯杂化物阻燃剂，结构通式如下式(I)所示：

上述的结构式中，其中的APP是指聚磷酸铵，PEI是指聚乙烯亚胺，BPE是指双酚酸基聚磷酸酯电解质。

本发明还提供一种上述石墨烯杂化物阻燃剂的制备方法，具体的步骤包括：(1)双酚酸基聚磷酸酯电解质的制备；(2)聚乙烯亚胺(PEI)接枝的氧化石墨烯(pGO)的制备；(3)氧化石墨烯杂化物阻燃剂的制备。

本发明上述的双酚酸基聚磷酸酯电解质的制备，具体的合成路线为：

具体的，本发明上述的双酚酸基聚磷酸酯电解质的制备，步骤包括：