[发明专利]由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体及制备方法

说明书

本发明公开了一种由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体，所述由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体的原料按重量份数配比如下：仿生修饰石墨烯1～10重量份，弹性体100重量份，膨胀阻燃剂20～35重量份，抗氧剂0.5～1重量份；本发明还提供了由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体的制备方法。本发明首先利用pH为8～10的缓冲液、多层石墨烯和盐酸多巴胺制备得到仿生修饰石墨烯；再将所述弹性体、膨胀阻燃剂、抗氧剂以及仿生修饰石墨烯放入密炼机中进行熔融混炼得到由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体。本发明所述由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体其阻燃性能和力学强度大大提高，且燃烧时无滴落、绿色环保。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体及制备方法。

背景技术

聚合物弹性体属于易燃或可燃材料，在燃烧时火焰传播速度快，不易熄灭，有时还会产生浓烟和有毒气体，不仅对环境造成严重危害，而且对人们生命安全产生巨大威胁。因此，提高聚合物弹性体的阻燃性能是亟待解决的问题。目前，添加无卤低烟的膨胀型阻燃剂是提高聚合物弹性体有效途径之一。然而，膨胀型阻燃剂的引入会显著降低了聚合物弹性体的力学性能。

石墨烯具有独特的二维层状结构，较高的热稳定性和大的比表面积，能促进聚合物材料在燃烧后形成致密而连续的碳层，从而抑制火焰传播并降低燃烧时的热释放速率，是一种极具潜力的阻燃添加剂；同时，石墨烯还具有优异的力学性能。因此，石墨烯在聚合物弹性体阻燃、增强等方面的应用备受关注。但是，将石墨烯作为阻燃剂使用时，需要对石墨烯作为阻燃剂进行表面修饰以克服制备聚合物弹性体时容易团簇和分布不不均匀等技术问题。

例如，专利文献CN 105418971A、CN 106883450A、CN 108559130A、CN 108314787A、CN 105199159A、CN 108342004A以及CN 106009307A等，均公开了表面修饰的石墨烯阻燃剂以及其在聚合物弹性体阻燃方面的应用。但在现有技术中，表面修饰石墨烯阻燃剂均采用为价格昂贵、制备工艺复杂的单层或少层石墨烯，有些甚至引入了有害溶剂，会造成环境污染。

鉴于此，研发一种低成本、绿色环保的仿生修饰多层石墨烯作为弹性体的协效阻燃剂和增强剂尤为重要。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足，本发明目的在于提供了一种由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体及制备方法。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体，所述由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体的原料按重量份数配比如下：仿生修饰石墨烯1～10重量份，弹性体100重量份，膨胀阻燃剂20～35重量份，抗氧剂0.5～1重量份。

进一步，所述仿生修饰石墨烯为聚多巴胺包覆的多层石墨烯。

进一步，所述弹性体为乙烯-醋酸乙烯酯弹性体或聚烯烃弹性体或聚氨酯弹性体或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体中的一种或几种。

进一步，所述膨胀阻燃剂为聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、聚磷酸哌嗪、三聚氰胺-聚磷酸铵或季戊四醇笼状磷酸酯中的一种或几种。

进一步，所述膨胀阻燃剂为聚磷酸铵：季戊四醇：三聚氰胺＝3：1：1或聚磷酸哌嗪：三聚氰胺-聚磷酸铵：季戊四醇笼状磷酸酯＝3：2：1。

本发明还提供一种由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体的制备方法，包括如下步骤：

(1)由pH为8～10的缓冲液、多层石墨烯和盐酸多巴胺制备得到聚多巴胺包覆的多层石墨烯，即仿生修饰石墨烯。

(2)将所述弹性体、膨胀阻燃剂、抗氧剂以及仿生修饰石墨烯放入密炼机中进行熔融混炼得到由仿生修饰石墨烯阻燃增强的弹性体。

进一步，所述多层石墨烯厚度范围为3.4～8nm，直径范围为5～50μm。