[发明专利]一种石墨烯抗紫外光阻燃协效剂及其制备方法

说明书

一种石墨烯抗紫外光阻燃协效剂及其制备方法。本发明属于聚合物改性技术领域。本发明为解决目前现有石墨烯阻燃材料阻燃性能和抗紫外光性能较差的技术问题。所述抗紫外光阻燃协效剂由石墨烯薄片、MOF和含磷阻燃剂制备而成。方法：先在石墨烯甲醇分散液中引入六水合硝酸镍与2‑甲基咪唑制备MOF@石墨烯，再将MOF@石墨烯与阻燃改性剂相作用制备石墨烯抗紫外光阻燃协效剂。本发明制备的石墨烯抗紫外光阻燃协效剂具有无卤无毒环境友好的特点，可用作聚合物阻燃增效和抗紫外光改性，提高阻燃性能，改善抗紫外光老化性能。

技术领域

本发明属于聚合物改性技术领域，具体涉及一种石墨烯抗紫外光阻燃协效剂及其制备方法。

背景技术

大部分聚合物由于其自身结构特点往往具有易燃性，特别是聚烯烃等以碳链组成的聚合物材料。随着聚合物阻燃技术的不断进步，阻燃剂作为一种常用的聚合物助剂，受到广泛的关注和快速发展。目前，无卤无毒环境友好的阻燃剂的研究和应用是阻燃聚合物领域发展的重点，并带动了一些与阻燃技术相关的材料的开发与应用。近年来，石墨烯作为一种新兴材料在阻燃聚合物领域中的研究已见诸多报道。

石墨烯的片状结构被认为具有良好的阻隔性能，能够有效增强炭层强度与致密度，而起到良好的阻隔作用，抑制燃烧中热和氧的传递，并有助于降解成炭。作为一种二维碳材料，石墨烯所具有的优异的机械、电学、热学性能，也使其作为功能填料得以广泛研究和应用。石墨烯因其共轭结构能够吸收紫外线，可作为紫外线吸收剂改善聚合物的抗紫外光能力，这也是聚合物材料应用中的关键问题。

从目前的研究和应用分析，有关石墨烯同时用于抗紫外光和阻燃领域的报道十分有限。对于常用聚合物材料而言，石墨烯的分散始终是聚合物加工遇到的挑战之一。石墨烯在聚合物中的分散性不仅影响材料性能，也是导致实验结果和理论预期巨大差距的重要原因之一。而另一方面，石墨烯有限的阻燃效率和抗紫外光性能也使其单独应用存在困难。因此，利用协同作用提高和改善石墨烯的阻燃效率和抗紫外光性能成为石墨烯研究和应用的热点课题之一。

发明内容

本发明为解决目前现有石墨烯阻燃材料阻燃性能和抗紫外光性能较差的技术问题，而提供了一种石墨烯抗紫外光阻燃协效剂及其制备方法。

本发明的一种石墨烯抗紫外光阻燃协效剂由石墨烯薄片、MOF和含磷阻燃剂制备而成，其中所述石墨烯薄片与MOF的质量比为1:(5～500)，所述石墨烯薄片与含磷阻燃剂的质量比为1:(1～100)。

进一步限定，所述MOF为Ni-ZIF，其中配体为2-甲基咪唑，Ni与2-甲基咪唑的摩尔比为1:4。

进一步限定，所述石墨烯薄片的片层厚度为1nm～5nm。

进一步限定，所述含磷阻燃剂为2-羧乙基苯基次膦酸、羟甲基苯基次膦酸、次磷酸钠中的一种或几种按任意比的组合。

进一步限定，所述石墨烯薄片与MOF的质量比为1：(10～100)。

进一步限定，所述石墨烯薄片与含磷阻燃剂的质量比为1：(5～50)。

本发明的一种石墨烯抗紫外光阻燃协效剂的制备方法按以下步骤进行：

步骤1：将石墨烯薄片与甲醇混合，然后置于卧式砂磨机中，于室温下砂磨，得到石墨烯甲醇分散液；

步骤2：①将六水合硝酸镍溶于石墨烯甲醇分散液，超声分散得到溶液A；②将2-甲基咪唑溶于甲醇，得到溶液B；③在磁力搅拌下，将溶液B缓慢滴加到溶液A中，超声分散后转移至水热反应釜中进行水热反应，反应结束后将反应釜冷却至室温，溶液离心处理，所得固体产物用甲醇洗涤，然后重新分散于甲醇中，得到MOF@石墨烯的甲醇分散液；

步骤3：在磁力搅拌下，将含磷阻燃剂的水溶液缓慢滴加到MOF@石墨烯的甲醇分散液中，在室温下反应30min～90min，反应结束后离心，干燥，得到石墨烯抗紫外光阻燃协效剂。