[发明专利]含石墨烯纳米薄片的阻燃剂组合物

说明书

本发明公开了一种含石墨烯纳米薄片以及磺化芳香族化合物与甲醛的缩合产物的阻燃剂组合物，其中，所述石墨烯和所述缩合产物的重量比(w/w)为1:15‑4:1。所述组合物可以水分散液的形式应用到待处理制品的表面。所述组合物即使以相对较少的量应用时也能产生理想的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及含石墨烯纳米薄片以及磺化芳香族化合物与甲醛的缩合产物的阻燃剂组合物。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化形成的单原子层构成的材料。这些紧密排列成六角形蜂巢结构的碳原子形成石墨烯、碳纳米管以及富勒烯的基本结构。

石墨烯是一种具有独特性质的材料：除了导热性(～5000W/Km)以及优良的电流承载能力(～1.2mA/μm)外，它还是具有高电荷载流子迁移率(高达200,000cm2/Vs)的零带隙半导体，非常高的机械强度(拉伸强度～40N/m，杨氏模量～1.0TPa)。这些性质使得石墨烯被用于要求使用先进材料的区隔市场。因此，从科研及工业角度对基于石墨烯的材料进行了研究以应用于如电子、光伏、电池、传感器、光电子学以及纳米复合材料等领域。

科技及专利文献公开了各种制备石墨烯的方法，例如化学气相沉积、外延生长、化学剥离以及氧化型氧化石墨烯(GO)的化学还原。

申请人Directa Plus公司是欧洲专利EP2038209B1的专利权人，其公开了一种制备包含石墨烯层状结构的方法，且该申请人还于2013年3月6日提交了关于浓缩石墨烯水分散液的意大利专利申请MI2013A000334。

科技及专利文献公开了基于石墨烯或含石墨烯的氧化或固有形式的阻燃剂组合物。

Y.石、L-J李，材料化学[J]，2011，21，3277-3279，公开了石墨烯的化学改性，如氧化石墨烯(GO)是一种有前景的阻燃添加剂，但其却遭受了惨重的减产，因为钾盐杂质所导致的自蔓延燃烧，使得将其作为阻燃剂使用时需要谨慎。

WO2010/002770 A1公开了具有膨胀石墨的阻燃聚合物组合物。将所述石墨加入到聚合物，如，聚乙烯中与其混合，并将该混合物进行焰色试验以验证其效果。

WO2012/170668 A2公开了由轻质、用于制造飞机的紧急撤离滑道的强织物制成的可充气结构。所述织物涂覆有含石墨烯粒子和磷系阻燃剂的聚氨酯树脂涂层。所述涂层还含有其它组分，如有机溶剂、硅烷衍生物以及氧化锑。该专利并未公开任何的焰色试验的细节。

US2013/0101839 A1公开了含可膨胀石墨、芳香多胺树脂和含磷化合物的阻燃涂层的膨胀组合物。所述可膨胀石墨由尺寸为325目、且可膨胀体积至少15-20ml/g的粒子构成，优选由尺寸为50-100目、且可膨胀体积为100-200ml/g的粒子构成。

“在水性分散液中、非离子表面活性剂辅助下的原始石墨烯的高通量生产”，Guardia等，Carbon[J]，第49卷(2011)，1653-1662，公开了在广泛的表面活性剂存在下通过原始石墨烯的剥离来制备水性石墨烯分散液，其中，所述表面活性剂包括聚-4苯乙烯磺酸钠(PSS)、3-[(3-胆固醇氨丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸(CHAPS)，以及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。这些表面活性剂并不是磺化芳香族化合物和甲醛的缩合产物。该文献中并没有提及将这些石墨烯的水性分散液用作阻燃剂。

“各种表面活性剂对表面改性石墨烯的分散稳定性和电导率的影响”，UddinMd.Elias等，合金与化合物杂志[J]，第562卷(2013)，134-142，公开了以离子和非离子表面活性剂，包括十二烷基苯磺酸钠(SDBS)官能化的水性分散石墨烯。这些表面活性剂并不是磺化芳香族化合物和甲醛的缩合产物。且该文献中并没有提及将该石墨烯的水性分散液用作阻燃剂。