[发明专利]一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将壳聚糖溶于0.1mol/L冰醋酸水溶液中，室温下连续搅拌直至壳聚糖完全溶解，制备1wt％的壳聚糖溶液；

(2)称取预定量的多壁碳纳米管和石墨烯纳米片分散于去离子水中，加入步骤(1)得到的壳聚糖溶液及分散剂聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀后，超声分散；

(3)将步骤(2)超声得到的溶液注入表面皿中，将其定向冰冻后进行冷冻干燥，得到碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶；

(4)将5-降冰片烯-2-羧酸与含端羟基低聚磷酸酯进行反应，得到降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂；所述含端羟基低聚磷酸酯的羟值为50～800mg KOH/g；含磷量为5～60％(w/w)；粘度范围为10^-3～5Pa·s，密度为0.9～1.5g/m³；

(5)将步骤(4)中得到的降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂与双环戊二烯进行混合，得到混合溶液；接着将气凝胶置于相应模具中，并向其中注入适量降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂与双环戊二烯混合溶液并进行加热引发聚合，得到聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料。

2.根据权利要求1所述一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述定向冰冻指用液氮由底部开始进行定向冷冻30～60min，形成一个向上方生长的冰晶；冷冻干燥的温度为-60～-40℃，压强为10～60Pa，时间为24～36h。

3.根据权利要求1所述一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，含端羟基低聚磷酸酯选用无卤乙基磷酸酯齐聚物二元醇，步骤(4)中将5-降冰片烯-2-羧酸、无卤乙基磷酸酯齐聚物二元醇溶于适量无水二氯甲烷中，并加入少量浓H₂SO₄在70℃下进行加热，搅拌反应4～12h，然后将所得混合物浓缩，洗涤，干燥，过滤以及快速柱色谱分离，得到降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂。

4.根据权利要求1所述一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂与双环戊二烯混合溶液具体配方为：12～20重量份双环戊二烯，0.5～8重量份降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂，1重量份乙叉降冰片烯，0.004重量份亚磷酸三丁脂，0.0135重量份Grubbs二代催化剂，其中降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂占双环戊二烯与降冰片烯官能化低聚磷酸酯无卤液态阻燃剂的总重量份的2～65wt％，加热引发温度为150℃～300℃。

5.根据权利要求1所述的一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碳纳米管和石墨烯纳米片的质量比为0.25～4；碳纳米管和石墨烯纳米片总质量/聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1；碳纳米管和石墨烯纳米片的总质量/壳聚糖溶液/水的质量比为0.15:1.01:4。

6.根据权利要求1所述一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中壳聚糖的分子量为10～30万，步骤(2)所述碳纳米管的长度为10～20nm；石墨烯纳米片的片径1～5μm，厚度为3～10nm。

7.根据权利要求1所述一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述超声分散是指使用细胞粉碎机循环如下操作，超声2～3s，暂停3～4s，累计25～30min。

8.权利要求1-7任一项所述方法制得的一种聚双环戊二烯基碳纳米管/石墨烯纳米片气凝胶阻燃电磁屏蔽复合材料。