[发明专利]一种改性氧化石墨烯/水滑石复合材料及其制备方法和在阻燃补强聚丙烯复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种改性氧化石墨烯/水滑石复合材料及其制备方法和在阻燃补强聚丙烯复合材料中的应用，本发明首先提供一种改性氧化石墨烯/水滑石复合材料及其制备方法，该复合材料可于制备PP复合材料。采用上述改性氧化石墨烯/水滑石复合材料，并与乙烯‑辛烯共聚物等组分协同作用制备得到，与传统的PP材料相比，能够在添加较少量补强剂的情况下，显著提高PP材料的强度和阻燃性，并具有更好的力学性能，扩展了PP材料的应用范围，此外，本发明改性氧化石墨烯/水滑石复合材料在PP体系中还具有良好的分散效果。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种改性氧化石墨烯/水滑石复合材料及其制备方法，及一种采用其制备的阻燃补强PP复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种无色、无臭、无毒、半透明的热塑性合成树脂，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性。随着社会经济水平的发展和科学技术的进步，传统补强填料的局限性日益彰显，探索新型环保功能性填料成为热点。

塑料橡胶材料传统工艺中使用炭黑等进行补强，但因其分子间作用力强，比表面积大，极易团聚，在塑料橡胶基体中分散不均匀，使得材料性能难以较大幅度提高。PP提升阻燃性能常用阻燃添加剂实现，常用如卤系阻燃剂成本低，具备良好的可加工性和相容性，通过在气相中自由基机制起作用以中断放热过程并抑制燃烧，但在燃烧过程会释放大量的有毒物质；金属氢氧化物阻燃剂主要为氢氧化铝、氢氧化镁，利用吸热分解释放水蒸气稀释可燃聚合物分解产物，通过吸热使聚合物温度降至维持燃烧所必需的温度以下，脱水冷却促进炭的形成使得基材与热源隔绝，从而起到阻燃作用。如CN201210077136.3利用氢氧化镁作为PP阻燃剂，为了实现良好的阻燃效果，通常需要50％以上的加入量。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明首先提供一种改性氧化石墨烯/水滑石复合材料及其制备方法，该复合材料可于制备PP复合材料。

本发明还同时提供了一种阻燃补强聚丙烯复合材料及其制备方法，采用上述改性氧化石墨烯/水滑石复合材料，并与乙烯-辛烯共聚物等组分协同作用制备得到，与传统的PP材料相比，能够在添加较少量补强剂的情况下，显著提高PP材料的强度和阻燃性，并具有更好的力学性能，扩展了PP材料的应用范围，此外，本发明改性氧化石墨烯/水滑石复合材料在PP体系中还具有良好的分散效果。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种改性氧化石墨烯/水滑石复合材料，所述复合材料通过下述方法制备得到，步骤包括：

1)将对氨基苯磺酸溶于NaOH水溶液中，再加入硝酸钠混合均匀，加入浓盐酸进行重氮化反应，生成重氮盐溶液；

2)将氧化石墨烯加入到水中，充分搅拌并超声分散，然后向其中加入步骤1)的重氮盐溶液进行反应，制得改性氧化石墨烯分散液；

3)将钢渣粉末置于球磨机中，加入无水乙醇球磨，干燥后加入到磷酸水溶液中剧烈搅拌，离心取上清液，再用NaOH调节上清液pH为12-13，之后静置晶化，再经过滤、洗涤、干燥，制得水滑石；

4)将步骤3)的水滑石加入到水中剧烈搅拌使水滑石充分溶胀并打散制成白浆得水滑石乳液，然后加入到步骤2)的改性氧化石墨烯分散液中，搅拌下进行反应，再经过滤、洗涤、干燥，得到改性氧化石墨烯/水滑石复合材料。

本发明中，步骤1)所述对氨基苯磺酸溶于NaOH水溶液中的浓度为0.05-0.2g/ml，优选0.1-0.15g/ml；

所述NaOH水溶液的浓度为5-20wt％，优选5-10wt％。

本发明中，步骤1)所述对氨基苯磺酸与硝酸钠的质量比为1：0.2-0.5，优选1：0.4-0.5。

本发明中，步骤1)所述浓盐酸用量，以其中含有的HCL计，与对氨基苯磺酸的质量比为1：0.5-2，优选1：1-1.5；