[发明专利]一种氮磷硅修饰石墨烯/自修复聚氨酯阻燃复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氮磷硅修饰石墨烯/自修复聚氨酯阻燃复合材料的制备方法。该发明所述复合材料是由氮磷硅修饰的功能化石墨烯与含双硒自修复聚氨酯前体通过悬浮聚合而得，其中功能化石墨烯是由氧化石墨烯与聚乙烯亚胺、含磷阻燃剂、异氰酸酯基硅烷共价修饰而得。本发明所述复合材料能够协同发挥石墨烯及其表面的含氮、磷、硅聚合物的作用，赋予聚氨酯材料良好的阻燃性。同时，聚氨酯主链含动态双硒键，在可见光下即可对材料断截面、划痕等损伤进行修复。本发明提供的制备方法操作简便、环境友好，所制备的复合材料具有优良的阻燃和自修复功能，可应用于智能涂层和包装等领域。

技术领域

本发明涉及智能涂层和包装领域，特别涉及一种氮磷硅修饰石墨烯/自修复聚氨酯阻燃复合材料的制备。

背景技术

聚氨酯材料成本低廉、加工简单、性能优异，广泛地应用于智能材料、光学材料、生物医学材料等领域（Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52(36): 9422-9441）。由于材料本身的性质，在加工成型和使用过程中易产生微裂纹、老化等损伤，极大限制了材料的安全性和实用性（Polymer, 2015, 69: 369-383）。因此，如何延长聚氨酯材料的使用寿命使其自身功能得到充分的发挥成为材料科学领域的研究热点。自修复材料作为一个较新的领域，按机理可分为外援型自修复材料和本征型自修复材料（Nature, 2001,409(6822): 794-797）。其中含有动态共价键的本征型自修复材料相对容易设计和实现，在一定的外界刺激（如光、热、电、磁等）下使材料本身发生共价或非共价作用实现自修复（Progress in Polymer Science, 2008, 33(5): 479-522）。双硒键因其化学键能低（172kJ/mol），且具有可见光诱导交换特性，可推知双硒键能够在的温和的条件下进行动态交换（Progress in Polymer Science, 2016, 52: 107-135）。有文献将脂肪族的双硒小分子单体、长链聚四氢呋喃和二异氰酸酯进行嵌段聚合，得到了一种具有自修复功能的聚氨酯弹性体，能够在可见光下诱导含双硒键的分子链进行动态交换从而实现自愈合（AdvancedMaterials, 2015, 27(47): 7740-7745）。

由于大多数聚氨酯材料缺乏阻燃成分，容易燃烧，对人们的生产、生活造成了严重的威胁。传统的阻燃剂因阻燃性能良好常用于阻燃聚氨酯材料的制备，但此类阻燃聚氨酯材料不仅用量大，而且与聚合物基体复合时往往需要借助分散剂分散，严重影响聚合物基体材料的性能，特别是一些含卤阻燃剂，受热会产生大量的浓烟和有毒气体，易造成严重的二次灾害（Progress in Organic Coatings, 2015, 89: 170-180）。