[发明专利]一种阻燃涂层及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃涂层及其制备方法，具体涉及一种膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺/氧化石墨烯复合涂层及其制备方法和应用，尤其是其在制备阻燃织物中的应用。

背景技术

层层自组装技术具有条件温和、操作容易、可以在分子水平上控制无机纳米粒子的生成和有序组装、调控多层膜的组分和厚度等优势。有学者利用LBL技术制备了超强的聚乙烯醇/蒙脱土纳米复合材料，其拉伸强度与聚乙烯醇相比提高了4倍，杨氏模量提高了近一个数量级。也有学者利用层层自组装技术制备了力学性能优异的聚乙烯醇/氧化石墨烯纳米复合材料。在阻燃性能方面，利用层层自组装技术对棉纤维进行支化聚乙二胺/钠基蒙脱土纳米复合涂层处理，结果发现处理过的棉纤维阻燃性能有显著提高。利用层层自组装技术可以将无机纳米粒子、有机组分有序地组合到薄膜或涂层中，在固体基底上构筑高性能化的超分子结构，并且可以在分子水平上调控多层膜的结构和厚度，从而实现薄膜或涂层的高性能化。因此，有机/无机纳米复合薄膜或涂层的构筑以及高性能化已成为超分子化学中的研究热点。

目前国内外对于聚合物纳米复合材料阻燃性能的研究较多，所用的纳米颗粒有层状硅酸盐(如蒙脱土)、碳纳米材料(如富勒烯、碳纳米管)等。作为一种二维片层结构碳纳米材料，石墨烯具有阻隔作用使之在阻燃改性聚合物方面占有很大的优势。在相同添加量条件下，聚乙烯醇/石墨烯纳米复合材料的阻燃性能明显优于含蒙脱土和碳纳米管复合材料。与传统填充聚合物相比，聚合物纳米复合材料虽然具有添加量少、阻燃效能高、绿色环保等优点，但其阻燃级别普遍较低，因此，常利用纳米颗粒与膨胀型阻燃剂复配提高材料的阻燃性能。但目前这种阻燃体系大多通过物理共混得到，纳米颗粒和膨胀型阻燃剂很难获得良好的分散性，严重影响两者阻燃作用的发挥。利用超分子自组装技术将膨胀型阻燃剂和氧化石墨烯片层有序地组合到涂层中，有利于提高膨胀阻燃剂和氧化石墨烯在复合涂层分散性，从而提高纳米复合涂层的阻燃性能。膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺/氧化石墨烯复合涂层可应用于织物材料阻燃改性，为制备阻燃织物提供了一种新的途径。

发明内容

本发明要解决的首要技术问题在于提供一种具有阻燃性的膨胀型阻燃剂。

发明所述的膨胀型阻燃剂，其结构如式(I)所示：

本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种上述膨胀型阻燃剂的制备方法。

所述的膨胀型阻燃剂的制备方法，包括如下方法：氯磷酸二苯酯与丙烯胺或丙烯胺盐酸盐反应，得到式(I)所示的化合物。

下面分别对上述方法进行详细说明。

本发明方法所述的反应具体可按照如下进行：氯磷酸二苯酯与丙烯胺或丙烯胺盐酸盐，在溶剂和缚酸剂存在的条件下，于0～80℃反应1～10小时，分离得式(I)膨胀型阻燃剂。

所述的溶剂选自下述之一：卤代烷烃、酯类化合物、醚类化合物、酮类化合物、腈类化合物；优选下述之一：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯、乙酸戊酯、乙醚、丙醚、异丙醚、丁醚、四氢呋喃、丙酮、丁酮、环己酮、乙腈、丙腈；更优选下列之一：三氯甲烷、乙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮、乙腈。

所述的缚酸剂选自下述之一：三乙胺、吡啶、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠。

所述的氯磷酸二苯酯与丙烯胺或丙烯胺盐酸盐的投料物质的量比推荐为1.0∶1.0～2.0，优选1.0∶1.0～1.3。所述溶剂的体积用量以氯磷酸二苯酯的质量计推荐为5～10ml/g。

所述反应的反应温度优选为40～60℃，反应时间优选为4～8小时。

在反应结束后，可采用蒸馏、过滤等常规分离方法分离得到式(I)化合物。

本发明要解决的第三个技术问题是将所述的膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺，即以所述的膨胀型阻燃剂与丙烯胺单体通过共聚反应制得所述的膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺。

所述的膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺的制备方法具体如下：式(I)所示的膨胀型阻燃剂与丙烯胺单体在引发剂存在下于40～90℃反应2～12小时，得到所述膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺。

本发明推荐所述的引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈。

本发明推荐所述膨胀型阻燃剂与丙烯胺单体的投料质量比为5～40∶100。

本发明要解决的第四技术问题在于提供一种膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺/氧化石墨烯复合涂层。

发明所述的膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺/氧化石墨烯复合涂层，其组成含有膨胀型阻燃剂改性聚丙烯胺和氧化石墨烯。