[发明专利]一种金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物阻燃环氧树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物阻燃环氧树脂的制备方法。以金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物为阻燃剂，环氧树脂为基体，固化剂为固化，通过物理搅拌制备阻燃环氧树脂复合材料。采用极限氧指数，傅里叶红外光谱，X射线衍射光谱，X射线光电子能谱学，弯曲性能，电子扫描显微镜分析方法对阻燃剂和阻燃环氧树脂复合材料进行测试和表征。本发明的优点在于：该种方法制备的三聚物和环氧树脂具有良好的分散性，其断面的形态和纯环氧树脂的断面形态基本一致。相较于纯环氧树脂，该制备方法所得的环氧树脂复合材料只有1g的添加量即具有31.2％的极限氧指数。本发明提供的环氧树脂复合材料的弯曲性能比纯环氧树脂提升了9％。

技术领域

本发明属于阻燃高分子技术领域，具体涉及一种金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物阻燃环氧树脂的制备方法。

背景技术

近几十年来，随着工业的蓬勃发展，促进和引导了环氧树脂的应用范围迅速扩大。从最初作为胶粘剂和涂料的应用，到现在先进技术地板和电路板的时代，环氧树脂已经成为应用最广泛的热固性树脂之一。但是，由于环氧树脂本身固有的易燃性，导致需要添加合适的阻燃剂，以达到一定的阻燃效果。但由于卤素元素对环境和人体的危害性以及金属化合物的高负荷性，促使工业界开始关注新型二维纳米阻燃剂。

从这个角度来看，包括石墨氮化碳、氧化石墨烯、黑磷和过渡金属碳/氮化物在内的新型二维纳米材料受到了广泛的关注。其中，仅用廉价氮源进行程序升温自聚合即可得到的石墨氮化碳在规模化生产上比其他三者更具有更明显的优势。并且，已经有多种方法确认可以合成羟化石墨氮化碳，比如将石墨氮化碳和水进行水热反应或者将三聚氰胺、氯化钾和氢氧化钠混合后进行程序升温进行缩聚反应等等。本发明首先利用后一种方法得到羟化石墨氮化碳，并以其为基础，开发了一种金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物阻燃环氧树脂的制备方法。

申请公布号为CN105670231A的专利公布了一种可膨胀氮化碳阻燃环氧树脂的制备方法。当阻燃剂的添加量为10％时，其相对应的环氧树脂复合材料极限氧指数达到30.2％。但是，10％的添加量可能会带来机械性能的降低。因此，需要开发一种添加量低于5％甚至只需要1％即可达到耐燃级别同时会提高复合材料机械性能的阻燃剂。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物阻燃环氧树脂的制备方法。

本发明包括以下步骤：

(1)将三聚氰胺，氯化钾和氢氧化钠混合均匀后，在一定温度和时间下煅烧后粉碎，蒸馏水洗涤、干燥，得到颗粒A；

(2)将单宁酸分散在三乙胺和乙腈的混合溶液中，超声处理后得到溶液A；

(3)将颗粒A和六氯环三磷腈在乙腈中搅拌，得到溶液B；

(4)将溶液B倒入溶液A中，继续用超声处理，结束后用乙醇和去离子水离心洗涤，干燥，得到颗粒B；

(5)将六水硝酸钴和三水硝酸铜搅拌溶于甲醇中，得到溶液C；

(6)将颗粒B加入到溶液C中，搅拌，结束后用乙醇和去离子水离心洗涤、干燥，得到金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物；

(7)将金属络合的基于羟化石墨氮化碳的三聚物加入到环氧树脂中，搅拌后加入4，4-二氨基二苯甲烷，再进行搅拌，随后将混合物倒入模具中，放入烘箱中固化后得到基于羟化石墨氮化碳的三聚物阻燃环氧树脂复合材料。

进一步地，所述的步骤(1)中三聚氰胺，氯化钾和氢氧化钠按质量比为1.0～1.5∶7.0～7.5∶0.01～0.05均匀混合；所述的一定温度和时间分别为520～550℃和2～4h。

所述步骤(1)、(4)和(6)中所述干燥处理温度为50～80℃，时间为8～24h。