[发明专利]涂料用高效阻燃剂及其制备方法、涂料

说明书

本发明公开了一种涂料用高效阻燃剂及其制备方法、涂料，本发明提供的涂料用高效阻燃剂制备方法的步骤合理，先用季铵盐壳聚糖对氧化石墨烯进行处理，然后加入硅烷偶联剂、氟化石墨烯、三聚氰胺氰尿酸盐、苯氧基环磷腈制成高效阻燃剂。氟化石墨烯抗腐蚀性强，且抗高温，具有极强的化学惰性和良好的润滑性能，该涂料用高效阻燃剂由石墨烯、三聚氰胺氰尿酸盐、硅元素、磷元素、壳聚糖协同作用起到高效阻燃效果，阻燃效果优异，石墨烯分散性增强，阻燃剂性质稳定，可广泛应用于涂料领域。使用本发明的高效阻燃剂的涂料UL‑94垂直燃烧测试达到V‑0级。

技术领域

本发明涉及阻燃剂技术领域，具体涉及一种涂料用高效阻燃剂及其制备方法、涂料。

背景技术

传统的阻燃涂料通常添加的是卤素阻燃剂，卤素阻燃剂在燃烧时释放出大量的烟和有毒气体，污染环境，腐蚀电路系统开关和其它金属物件，并导致人体呼吸道和其它器官的损害甚至生命威胁。为了减少阻燃剂的有害副作用，各国都在集中力量研制高性能无卤阻燃剂。三聚氰胺氰尿酸盐是三聚氰胺和氰尿酸通过氢键复合形成的大平面分子复合体，作为阻燃剂具有高效、无卤、无毒、低烟的特点。

石墨烯作为一种新型二维层状纳米材料，比表面积大，具有独特的层状纳米结构，热稳定性及阻隔性能优异，对环境友好，在聚合物阻燃方面得到了日益广泛的重视，成为了阻燃领域重要的发展方向之一。当石墨烯在聚合物基体中实现均匀分散时，其特殊的二维层状结构会形成良好的物理阻隔层，在材料燃烧过程中，石墨烯片层所形成的弯曲路径可有效地抑制裂解产生的小分子气体的逸散，还能够阻隔热量与氧气向聚合物内部扩散，提高聚合物材料的阻燃性能。但是石墨烯也存在纳米片层易团聚、与聚合物基体相容性差的缺陷，使得其纳米效应难以发挥到理想的效果。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的之一在于，提供一种涂料用高效阻燃剂及其制备方法。

本发明的目的之二在于，提供一种应用上述涂料用高效阻燃剂的涂料。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种涂料用高效阻燃剂制备方法，其包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声处理40-60min，得浓度3-7wt%的氧化石墨烯分散液；

（2）将季铵盐壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解，浓度为5-10wt%，然后在碱性条件下加入氧化石墨烯分散液，在氮气保护下于100℃回流反应15-20h，冷却至室温，过滤，水洗三次，真空干燥，得固体产物；

（3）将步骤（2）中的制得的固体产物加入有机溶剂中，超声处理0.5-1.5h，使分散均匀，然后依次加入硅烷偶联剂、氟化石墨烯、三聚氰胺氰尿酸盐和苯氧基环磷腈，升温至50-70℃机械搅拌10-12h，离心分离，用有机溶剂洗涤，真空干燥后制得涂料用高效阻燃剂。

作为本发明的一种优选方案，所述氧化石墨烯、季铵盐壳聚糖、硅烷偶联剂、氟化石墨烯、三聚氰胺氰尿酸盐和苯氧基环磷腈的质量比为5-15:7-20:5-9:4-7:15-25:10-17

作为本发明的一种优选方案，所述步骤（2）中碱性条件为通过加入氢氧化钠或碳酸氢钠调节pH值至8-9。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤（3）中的有机溶剂为二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙基吡咯烷酮、环己烷或无水乙醇中的一种。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤（3）中的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或二苯基膦基乙基三乙氧基硅烷。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤（3）中的氟化石墨烯的制备方法如下：将氧化石墨烯加入去离子水中，超声处理1h得氧化石墨烯水溶液；将氧化石墨烯水溶液加入带聚四氟乙烯内衬的水热釜中，然后加入氟化剂，100-200℃反应20-25h，反应结束后冷却至室温，过滤，用去离子水将滤饼洗至中性，烘干，制得氟化石墨烯。