[发明专利]一种难燃高分子材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种难燃高分子材料的制备方法，将质量浓度为5~8%的石墨烯水溶液或石墨烯醇溶液与质量浓度为2~4%的无机盐水溶液按1：0.5~1：2的体积比混合，300r/min搅拌10min，通过分子组装形成复配体系的阻燃剂；再按所述复配体系的阻燃剂质量的0.2~1.0%加入粘结剂，450r/min搅拌30min，得到复配体系的阻燃剂整理液；最后，将所述复配体系的阻燃剂整理液与高分子材料缔合在一起，即得难燃高分子材料。本发明方法简单、成本低廉，所得的难燃高分子材料具有较高的极限氧指数，阻燃效果较好，极限氧指数在38%~52%之间，远远优于目前商用阻燃剂的性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种难燃高分子材料的制备方法。

背景技术

随着高分子材料广泛应用于交通、建筑、室内外装饰、保温、隔音、家电等诸多领域，人们对高分子材料性能的要求越来越高，绝大多数高分子材料本身极限氧指数均低于21%，属于易燃材料。高分子材料易燃，燃烧时热释放速率大，热值高，易传播，不易熄灭，并且燃烧会产生有毒有害气体，危害环境，危害人们身体健康，对人们的生命财产安全构成了极大的威胁。

高分子阻燃材料可分为无机和有机、含卤和无卤等多种类型。无机阻燃材料主要指氢氧化铝、氢氧化镁、硅系、三氧化二锑等。有机阻燃材料主要以卤系、氮系和磷系为主，他们通过复配或者反应得到添加型或者反应型复合高分子材料，进而起到阻燃作用。如专利CN 107936341 A中将膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂和无机阻燃剂组合添加于高分子基材中，经过双螺杆熔融挤出，在注塑机中压制成型得到高分子阻燃材料。虽然无机阻燃材料具有成本低、热学性能好，燃烧时有毒气体少等优点，但是它们也具有机械性能差、填充量大且与基体相容性差等缺陷。如专利CN 109517279 A中，将无卤磷系协同阻燃剂添加于高分子复合材料中得到阻燃高分子材料，由于无机阻燃剂添加量较多，高分子材料的强度较差。虽然有机型阻燃材料具有阻燃性能好，与基材相容性好，填充量小等优点，但是具有燃烧时发烟量大且产生有毒气体等缺陷。因此发展低烟、低毒、无卤、机械性能优越等环保型阻燃高分子材料成为该领域的重要研究课题。二维碳纳米材料的出现和发展为解决上述阻燃高分子材料的现有缺陷提供了可能。

石墨烯由于独特的单原子二维片层结构，比表面积高达2630m²/g可在高分子材料中平面覆盖和层层叠加，形成致密的物理隔热层，起到突出的物理隔绝作用，提高阻燃性能；石墨烯还可以与树脂进行交联复合，在高分子表面进一步形成一层致密的保护膜，起到隔绝空气的作用，从而发挥阻燃的效果；并且在高温下，石墨烯涂层会生成CO₂和水，并生成更致密连续的碳层，起到进一步的阻隔作用，从而提高了高分子材料的阻燃性能。与传统的阻燃材料相比，添加少量的石墨烯就可以改善聚合物基体的热稳定性和阻燃性能，而且这一新型阻燃材料具有环保、低毒、综合性能优异的特点，但阻燃级别较低则限制了石墨烯阻燃剂的适用范围，于是复配体系的石墨烯阻燃剂作为膨胀型阻燃剂由于其多重阻燃机制以及分子组装的组分间的协同作用，将成为制备难燃或不燃高分子材料的新途径和新方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单、成本低廉的难燃高分子材料的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种难燃高分子材料的制备方法，其特征在于：将质量浓度为5~8%的石墨烯水溶液或石墨烯醇溶液与质量浓度为2~4%的无机盐水溶液按1：0.5~1：2的体积比混合，300r/min搅拌10min，通过分子组装形成复配体系的阻燃剂；再按所述复配体系的阻燃剂质量的0.2~1.0%加入粘结剂，450r/min搅拌30min，得到复配体系的阻燃剂整理液；最后，将所述复配体系的阻燃剂整理液与高分子材料缔合在一起，即得难燃高分子材料。

所述质量浓度为5~8%的石墨烯水溶液或石墨烯醇溶液是指在1L去离子水或无水乙醇中加入50~80g石墨烯，搅拌均匀即得；所述石墨烯是指普通石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、改性石墨烯、改性氧化石墨烯中的一种或几种复配。