[发明专利]家电产品用无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料

说明书

本发明公开了一种家电产品用无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料及制备方法。本发明以聚丙烯、功能化氧化石墨烯、增容剂、抗氧化剂为原料制备无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料，该材料适用于家电产品、电子电器外壳，具备良好的阻燃性能和机械性能并可长期使用，不影响产品外观，同时环保。

技术领域

本发明涉及化工材料技术领域，尤其涉及一种家电产品用无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是目前年增长速率最高的通用塑料。聚丙烯由于来源广泛、易加工且具有优异的力学性能、化学性能等特性而被广泛应用于家电、汽车、交通运输等领域。

聚丙烯是一种聚烯烃化合物，易燃烧，又广泛应用于人们的生活中，对人们来说存在巨大的安全隐患。因此制备阻燃聚丙烯是目前市场需求。

常用的阻燃剂分为磷系阻燃剂、卤素阻燃剂、硅系阻燃剂、无机阻燃剂。卤素阻燃剂在聚丙烯材料中的应用已发展很多年，在燃烧过程中，卤素受热易释放出来，进而对环境产生巨大的污染。近年来，人们的消防安全和环保意识不断增强，在要求材料具有较好的阻燃性能的同时，还要求阻燃材料具有无(低)卤、无毒、低烟的基本要求。

在无机阻燃剂中，石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。然而石墨烯因难以达到理想的分散、易被氧化、片层上存在缺陷、单一的阻燃机理使得石墨烯的阻燃性能受到限制。

因此，本发明提供一种无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料，该材料应用于家电产品、电子电器外壳中。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种家电产品用无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料，将氧化石墨烯引入聚丙烯材料中，利用氧化石墨烯的层状结构、物理阻隔作用，降低聚丙烯材料的可燃性，阻碍能量传递。

一种家电产品用无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料，由下列物质组成：聚丙烯，氧化石墨烯，增容剂，抗氧化剂。

进一步的，一种家电产品用无卤阻燃石墨烯改性的阻燃聚丙烯材料，由下列重量份物质组成：100-150重量份聚丙烯，10-50重量份氧化石墨烯，4-10重量份增容剂，0.5-2重量份抗氧化剂。

在上述研究的基础上，本发明人发现氧化石墨烯由于片层上存在缺陷、易被氧化、片层间存在很强的范德华力、π-π共轭作用，使得氧化石墨烯难以在聚丙烯材料良好分散，进而影响氧化石墨烯的阻燃性能。本发明人采用“点击化学”的方式将六对羧基苯氧基环三磷腈引入氧化石墨烯，得到含磷、氮、硅氧化石墨烯材料；同时，将无机材料引入含磷、氮、硅氧化石墨烯材料中，制备功能化氧化石墨烯，进而改善聚丙烯的力学性能同时改善其聚丙烯材料的阻燃性能。其可能的原因是：(1)以六对羧基苯氧基环三磷腈、氧化石墨烯为原料，采用“点击化学”的方式将六对羧基苯氧基环三磷腈引入氧化石墨烯上，同时利用叠氮基、炔基形成的三唑环基团在高温条件下自交联形成烯烃网络或环三聚反应形成芳环，含炔基的聚合物具有高温成炭的特点，在聚丙烯材料表面形成致密的纳米结构保护层，具有良好的传质隔热屏障，同时磷元素和三唑环具有膨胀和积累阻燃性能，使其功能化氧化石墨烯在高温条件下具有良好的阻燃性能。(2)采用“点击化学”的方式将六对羧基苯氧基环三磷腈引入氧化石墨烯上能够有效抑制氧化石墨烯团聚和集聚，并在聚丙材料中产生良好的界面作用。(3)以硫酸镁、硫酸镍为原料制备得到的氢氧化镁、氢氧化镍协同增效，显著提升聚丙烯材料的阻燃性能，提升火灾安全性。其可能的原因是：氢氧化镁在高温燃烧时能吸收大量的热量，降低着火物表面的温度；通过静电及其发生的化学价键作用将金属化合物引入氧化石墨烯，得到的氢氧化镍能够有效催化聚合物的热解，从而减少可燃性挥发气体的释放。