[发明专利]一种掺杂石墨烯的阻燃材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂石墨烯的阻燃材料及其制备方法，包括以下重量份原料：聚醚多元醇40‑60份、异氰酸酯100‑130份、阻燃剂30‑50份、催化剂0.2‑1份、扩链剂5‑10份、石墨烯填料2‑8份、稳定剂1‑5份和去离子水2‑5份；由以下步骤制成：步骤S1、干燥处理聚醚多元醇和异氰酸酯；步骤S2、将聚醚多元醇、阻燃剂、催化剂、扩链剂、石墨烯填料、稳定剂和去离子水混合分散均匀成混合物；步骤S3、将异氰酸酯与混合物反应，制得掺杂石墨烯的阻燃材料；本发明制备的阻燃材料阻燃性能优异，同时具有较好的力学性能和较低的导热系数，具有较高的实用价值，值得推广。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，具体地，涉及一种掺杂石墨烯的阻燃材料及其制备方法。

背景技术

阻燃剂是增强易燃聚合物阻燃性能的功能性助剂，可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到材料中，主要有无机阻燃剂如三氧化二锑、氢氧化铝，石墨烯等阻燃剂，有机阻燃剂如卤系阻燃剂、磷氮类阻燃剂等，反应型阻燃剂则作为一种单体参加聚合反应，进入有机聚合物材料中，使聚合物材料本身含有阻燃成分，对聚合物材料使用性能影响较小，并且阻燃性持久等优点。

单质磷具有高效、无卤、低毒等优点，但目前使用较多的红磷由于难于纳米化，存在与高分子相容性差、易析出等缺点。黑磷是近年兴起的一种层状材料，容易被剥离为有直接带隙的二维结构的黑磷烯。

聚氨酯属于多孔高分子化合物，具有隔音隔热、防震防毒、耐腐蚀等性能，分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类，主要应用于有聚氨酯塑料、聚氨酯纤维、聚氨酯弹性体、聚氨酯涂料等产品，具有化学性能稳定、力学性能良好、以及优异的回弹性，可以用作包装材料、隔音材料、过滤材料等，同时在建筑、航空工业、保温隔热的结构材料中也具有重要的应用，广泛应用于家居领域、日用品领域、建筑领域和交通领域等，但是聚氨酯的阻燃性能较差，并且在燃烧过程中的成炭率较低，很难抑制材料燃烧过程，限制了聚氨酯材料的使用范围，而传统的阻燃型聚氨酯是加入添加型阻燃剂，来赋予聚氨酯材料阻燃性能，但是添加型阻燃剂会影响聚氨酯材料的力学性能和使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂石墨烯的阻燃材料及其制备方法。

本发明要解决的技术问题：如何制备一种阻燃性能优异的阻燃材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种掺杂石墨烯的阻燃材料，包括以下重量份原料：聚醚多元醇40-60份、异氰酸酯100-130份、阻燃剂30-50份、催化剂0.2-1份、扩链剂5-10份、石墨烯填料2-8份、稳定剂1-5份和去离子水2-5份；

该种掺杂石墨烯的阻燃材料由以下步骤制成：

步骤S1：将配方重量份的聚醚多元醇置于真空干燥箱中，在温度为80-100℃的条件下烘干处理2-5h，得到干燥的聚醚多元醇，将异氰酸酯置于真空干燥箱中，在温度为60-80℃的条件下烘干处理3-6h，得到干燥的异氰酸酯；

步骤S2：将步骤S1得到的干燥的聚醚多元醇、配方重量份的阻燃剂、催化剂、扩链剂、石墨烯填料、稳定剂和去离子水置于混料罐中混合，然后在功率为50-60W、频率为20-21kHz的条件下，进行超声分散处理3-6h，得到分散均匀的混合物；

步骤S3：将步骤S1得到的干燥的异氰酸酯加入到步骤S2得到的混合物中，在室温条件下反应1-3min，然后在氮气气氛保护下，在温度为80-100℃的条件下发泡固化2-6h，取出后在室温条件下熟化处理6-8h，得到掺杂石墨烯的阻燃材料。

进一步，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述扩链剂为1,4-丁二醇，所述稳定剂为二甲基硅油。

进一步，所述阻燃剂由以下步骤制备而成：