[发明专利]一种磺化石墨烯阻燃聚合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料这一技术领域，特别涉及到一种磺化石墨烯阻燃聚合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯在实验室中是在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。

石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义，它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可以通过实验来验证，例如电子无视障碍、实现幽灵一般的穿越。但更令人感兴趣的，是它那许多“极端”性质的物理性质。因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料，用于制造汽车、飞机和卫星。随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。本研究致力于石墨烯阻燃材料的研究，制备而成的磺化石墨烯阻燃聚合材料，其阻燃性能好、强度大、耐压抗弯，具有较好的应用前景，期望能在行业能得到广泛的应用和推广。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种磺化石墨烯阻燃聚合材料的制备方法，该工艺利用对苯乙烯磺酸钠催化氧化石墨烯制备磺化改性氧化石墨烯，应用高温高压水热反应炼制磺化石墨烯聚合物，同时添加阻燃剂使其阻燃性能大幅度提高，最后应用双螺杆挤出机对材料进行压模塑型、干燥固化，得到磺化石墨烯阻燃聚合材料。制备而成的磺化石墨烯阻燃聚合材料，其阻燃性能好、强度大、耐压抗弯，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种磺化石墨烯阻燃聚合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将少量氧化石墨烯溶于100ml的水中，超声分散30-60min后形成均匀分散液，加入1g对苯乙烯磺酸钠，搅拌均匀后，升温到65℃，搅拌并缓慢滴加适量的引发剂，持续搅拌反应24h后，得到糊状产物即磺化改性氧化石墨烯，用无水乙醇和去离子水洗涤三次，最后在65℃真空干燥箱中干燥48h，保存备用；

(2)将步骤(1)制得的改性氧化石墨烯5-9份、二氧化硅3-8份、聚碳酸纤维3-5份、玻璃纤维5-7份、阻燃剂1-3份混合，加入10份去离子水搅拌均匀注入高压反应釜中进行水热反应、降温至100-105℃，保温备用；

(3)将步骤(2)得到的反应物注入双螺杆挤出机，挤出、压模、塑型、固化、即得成品。

优选地，所述步骤(1)中的引发剂为过硫酸铵和过硫酸钾质量比1:7混合物。

优选地，所述步骤(2)中的阻燃剂选自聚磷酸铵、磷酸三苯酯、十溴二苯醚和硼酸锌中的一种或几种。

优选地，所述步骤(2)中的水热反应为800-850℃，2-5MPa,升温速率为1℃/sec。

优选地，所述步骤(3)中的螺杆温度为260-280℃，螺杆转速800转/分钟。

优选地，所述步骤(3)中的固化条件为495nm紫外灯烘烤30-45min。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

(1)本发明的磺化石墨烯阻燃聚合材料的制备方法利用对苯乙烯磺酸钠催化氧化石墨烯制备磺化改性氧化石墨烯，应用高温高压水热反应炼制磺化石墨烯聚合物，同时添加阻燃剂使其阻燃性能大幅度提高，最后应用双螺杆挤出机对材料进行压模塑型、干燥固化，得到磺化石墨烯阻燃聚合材料。制备而成的磺化石墨烯阻燃聚合材料，其阻燃性能好、强度大、耐压抗弯，具有较好的应用前景。

(2)本发明的磺化石墨烯阻燃聚合材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例1