[发明专利]类石墨烯g-C3N4阻燃尼龙及其制备方法

说明书

本发明属于高分子阻燃材料领域，尤其涉及一种类石墨烯g‑C3N4阻燃尼龙及其制备方法，原材料由尼龙6树脂200‑250重量份、类石墨烯g‑C3N4材料7‑10重量份、无机填料10‑20重量份、协同阻燃剂2‑7重量份和加工助剂1‑5重量份，整个制备过程中熔融己内酰胺既作为g‑C3N4制备的溶剂，又作为尼龙6的聚合单体，该方法所制备的阻燃尼龙6复合材料具有阻燃剂添加量少、绿色、复合材料综合性能优异等特点。

技术领域

本发明属于高分子阻燃材料领域，尤其涉及一种类石墨烯g-C3N4阻燃尼龙及其制备方法。

背景技术

尼龙树脂，即聚酰胺，具有优良的力学强度、耐磨性、自润滑性、耐腐蚀性和较好的加工成型性能，在汽车、电子电器和机械等领域得到了大量应用，目前已成为五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广、综合性能优良的基础树脂。但尼龙树脂极限氧指数不高，且传统制备的尼龙树脂组合物耐热性不强，易燃烧，因此限制了其在很多领域的进一步应用，需要进行阻燃处理。含卤阻燃剂虽然阻燃效果好，但燃烧时发烟量大，并产生有毒气体造成二次污染。三聚氰胺氰尿酸盐，是三聚氰胺与氰尿酸聚合而成的一种含氮化合物。作为一种氮系阻燃剂，与卤系阻燃剂相比，毒性更低，具有优异的阻燃综合性能。

授权公告号CN 1013013104 B的发明专利公开了一种无卤填充阻燃尼龙6复合材料及其制备方法，所述的无卤填充阻燃尼龙6复合材料，由如下原料制成：尼龙6树脂53-70重量份；三聚氰胺氰尿酸盐7-15重量份；无机填料20-30重量份；协同阻燃剂0-5重量份；加工助剂1-5重量份。与现有技术相比，该发明的无卤填充阻燃尼龙6复合材料能够通过960℃下的GWFI测试，具备低成本、高模量、高强度和优异的尺寸稳定性、环保阻燃等特性，具备良好的应用前景。但是该方法直接将三聚氰胺氰尿酸盐经过熔融挤出改性尼龙，该方法制备的氮系阻燃剂没有利用尼龙6本体进行阻燃，阻燃剂的使用量比较大。

发明内容

本发明为了解决氮系阻燃剂阻燃时，阻燃剂的使用量大的问题，提供一种类石墨烯g-C3N4阻燃尼龙及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明的第一基础方案提供一种类石墨烯g-C3N4阻燃尼龙，由如下原料制成：

类石墨烯g-C3N4为二氰二胺和N2气氛合成制得，无机改性剂为氧化石墨烯、纳米二氧化硅、蒙脱土中的至少一种，协同阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物中的至少一种。

本基础方案的原理在于：类石墨烯g-C3N4是以二氰二胺为原料，通过热处理法合成，合成的g-C3N4在N2气氛中进行胺化，胺化后的g-C3N4在管式炉中进行煅烧热处理得到类石墨烯型g-C3N4，将g-C3N4在一定温度和pH值下反应，在反应过程中加入水、无机改性剂或生成无机改性剂的前驱物、以及其他加工助剂，制得无机改性g-C3N4复合阻燃剂，再在一定温度和压力下以熔融己内酰胺(尼龙6树脂)本体作为反应介质，原位聚合制备无机改性的类石墨烯g-C3N4阻燃尼龙。

其中，无机改性剂为氧化石墨烯、纳米二氧化硅、蒙脱土中的至少一种，无机改性剂具有有害性小，抑烟效果好，能与物体表面形成互穿网络结构，附着力好，具有一定的隔热、防氧化、防腐、阻燃防火的保护作用，能延长基体的使用寿命，节能环保；协同阻燃剂可以选择卤系、磷系、氮系以及其他有机阻燃剂，通过与协同阻燃剂的配合能明显提高其阻燃效果；加工助剂为促进阻燃剂进行阻燃的助剂。