[发明专利]一种阻燃型磷酸化碳纳米管改性丙烯酸树脂材料及其制法

说明书

本发明涉及丙烯酸树脂阻燃技术领域，且公开了一种阻燃型磷酸化碳纳米管改性丙烯酸树脂材料，包括以下配方原料及组分：富磷酸化碳纳米管、环氧树脂E‑51、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、乳化剂、引发剂。该一种阻燃型磷酸化碳纳米管改性丙烯酸树脂材料，富磷酸化碳纳米管与环氧树脂E‑51的环氧基团进行反应，得到富磷酸化碳纳米管接枝环氧树脂，自由基聚合过程中，烯基基团与环氧树脂E‑51的苯醚键上的亚甲基的氢进行加成反应，通过化学键共价接枝的方式，使富磷酸化碳纳米管作为反应型阻燃剂，进入到丙烯酸树脂的分子链中，改善了碳纳米管与丙烯酸树脂的相容性，赋予了丙烯酸树脂优异的阻燃性能。

技术领域

本发明涉及丙烯酸树脂阻燃技术领域，具体为一种阻燃型磷酸化碳纳米管改性丙烯酸树脂材料及其制法。

背景技术

丙烯酸树脂就是以丙烯酸、甲基丙烯酸酯和苯乙烯等为单体，共聚得到的热塑性或热固性树脂丙烯酸树脂材料，热塑性丙烯酸树脂在成膜过程中不发生进一步交联，具有良好的保光保色性、耐水耐化学性、施工方便等优点，热固性丙烯酸树脂可以加入氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯等，通过官能团反应形成网状结构，丙烯酸树脂涂料在机械工程、交通运输和建筑领域等具有广泛的应用，但是丙烯酸树脂的燃点不高，并且在燃烧过程中成炭率较低，导致丙烯酸树脂涂料涂层的阻燃性能较差，限制了丙烯酸树脂的实际使用。

阻燃剂赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，主要用无机阻燃剂，如氢氧化镁、氢氧化铝、磷系和硅系阻燃剂等，以及有机阻燃剂，如溴化物、磷酸酯类等，碳纳米管独特的一维纳米结构，具有优异的力学、电学和热学性能，可以作为填料改善有机聚合物材料的综合性能，碳纳米管作为填料，在燃烧过程中，可以促进丙烯酸树脂的成炭率，促进材料表面形成致密的炭层，抑制氧气和热量向材料内部传导，起到良好的阻燃效果，但是碳纳米管由于比表面积巨大，粒子之间有很强的范德华力，导致碳纳米管与丙烯酸树脂的分散性和相容性很差，在材料中很容易团聚和结块，不仅不能增强材料的阻燃性能，还会影响材料的韧性等机械性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃型磷酸化碳纳米管改性丙烯酸树脂材料及其制法，解决丙烯酸树脂的阻燃性能很差的问题，同时解决了碳纳米管与丙烯酸树脂的分散性和相容性不好的问题

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阻燃型磷酸化碳纳米管改性丙烯酸树脂材料，包括以下原料及组分：富磷酸化碳纳米管、环氧树脂E-51、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、乳化剂、引发剂，质量比为5-25:30-60:40-80:100:15-35:3-8:0.5-4。

优选的，所述乳化剂为OP-10，引发剂为过硫酸铵。

优选的，所述富磷酸化碳纳米管制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入无水乙醇溶剂和羧基化碳纳米管，置于超声处理器中超声分散均匀后，加入氯化亚砜，置于恒温水浴锅中，加热至60-80℃匀速搅拌反应2-8h，再加入双季戊四醇，升温至70-100℃，匀速搅拌反应4-10h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到富羟基化碳纳米管。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和富羟基化碳纳米管，置于超声处理器中超声分散均匀后，加入磷酸和催化剂尿素，加热至90-120℃匀速搅拌反应6-15h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到富磷酸化碳纳米管。

优选的，所述羧基化碳纳米管、氯化亚砜和双季戊四醇的质量比为1:30-60:8-15。

优选的，所述富羟基化碳纳米管、磷酸和尿素的质量比为1:6-15:3-8。