CN110183644A - 一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法，将40‑80份多元醇与0.1‑30份阻燃剂加入到反应装置中，加入催化剂在碱性条件下加热至90℃‑200℃，反应6h‑12h，放置降温至室温；使用离心机在300‑8000rpm离心，去上层清液，去除催化剂和水分子；将0.1‑5份氧化石墨烯（GO）和0.1‑2份分散剂加入反应装置中，高速分散2‑4小时，转速100‑500rpm，形成稳定相，并加热到60℃‑100℃，不断搅拌，反应1h‑6h；将反应装置内温度降至20℃‑40℃，通过5000‑10000 rpm的转速离心分离除去未反应的氧化石墨烯，然后通过减压蒸馏去除水，即可获得石墨烯改性阻燃多元醇。本发明的有益效果为：利用石墨烯、阻燃剂的阻燃性能，改善多元醇的阻燃特性，开发出一种具有阻燃效果的多元醇。

Description

一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体来说，涉及一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法。
背景技术
阻燃材料包括有机阻燃材料和无机阻燃材料，有机阻燃剂分为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和卤素阻燃剂等，卤素阻燃剂是在燃烧时生成卤化氢阻止燃烧反应，但是卤 化氢含有毒性、氮系阻燃剂则是在燃烧生成NH3来阻止燃烧进行下去；而磷系阻燃剂则是在燃烧过程中生成五氧化二磷形成致密的保护层隔离氧气与燃烧物。
无机阻燃剂则有氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、硼酸锌、氧化锑等，无机阻燃剂中金属水合物中的阻燃机理是在受热过程中，产生结晶水，可以吸收大量的热量且水分子可以稀释可燃烧气体。然而无机阻燃剂的阻燃效果与添加量相关，添加量越大对原材料产生其他影响。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明的目的是提供一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法，克服现有产品中上述方面的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法，步骤如下：
S1、将40-80份多元醇与0.1-30份阻燃剂加入到反应装置中，加入催化剂在碱性条件下加热至90℃-200℃，反应6h-12h，放置降温至室温；
S2、使用离心机在300-8000rpm离心，去上层清液，去除催化剂和水分子；
S3、将0.1-5份氧化石墨烯（GO）和0.1-2份分散剂加入反应装置中，高速分散2-4h，转速100-500rpm，形成稳定相，并加热到60℃-100℃，不断搅拌，反应1h-6h；
S4、将反应装置内温度降至20℃-40℃，通过5000-10000rpm的转速离心分离除去未反应的氧化石墨烯，然后通过减压蒸馏去除水，即可获得石墨烯改性阻燃多元醇。
进一步的，步骤S1中所述多元醇选自聚醚多元醇（PPG）330、聚醚多元醇（PPG）360H、聚醚多元醇（PPG）370H、聚醚多元醇（PPG）330E、聚醚多元醇（PPG）310中的一种或多种。
进一步的，步骤S1中所述阻燃剂选自磷氮系阻燃剂、氮系阻燃剂、三氧化二镝、氢氧化铝、氢氧化镁或磷系阻燃剂中的一种或多种。
进一步的，步骤S3中所述分散剂选自司盘80、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、四氢呋喃（THF）等中的一种或多种。
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层石墨片，具有二维蜂窝状结，有优异的导热性、耐热性和气体阻隔作用。石墨烯的阻燃机理是在材料燃烧时，石墨烯在材料基体表面形成了一层致密的保护碳层，可以隔绝热量与气体，从而达到阻燃效果。
本发明的有益效果为：利用石墨烯、阻燃剂的阻燃性能，改善多元醇的阻燃特性，工艺路线简单，无任何有毒气体产生，产物的阻燃效果好。
具体实施方式
实施例1
将72g PPG330与20g磷酸二胍加入到反应装置中，再加入催化剂2g CuAl-HT（4mol%Cu）、2g K2CO3（1.2equiv），加热至160℃，反应9h；
通过1000rpm的转速离心分离将催化剂分离去掉，得到有机化合物，该有机化合物是由磷酸二胍中的任意一个-NH2与PPG330中的一个伯醇进行反应得到的；
将上述中得到的反应产物与2g氧化石墨烯、2g乙二醇加入反应装置中，分散4 h，转速200rpm，形成均一稳定相，并不断搅拌，加热至80℃，反应2h后，自然冷却；反应中是由GO中的羟基与磷酸二胍中剩下的-NH2进行反应交联；
然后通过8000rpm的转速离心分离将未反应的GO，再通过减压蒸馏，加热至40℃将水分离出来从而得到目标产物。
对目标产物进行测试，结果表明阻燃效果好。
实施例2
将78gPPG370与14g1-（二氨基亚甲基）胍加入到反应装置中，再加入催化剂2gCuAl-HT（4mol% Cu）、2gK2CO3（1.2equiv），加热至180℃，反应10h；
通过1500rpm离心分离将催化剂分离去掉，得到有机化合物，该有机化合物是由1-（二氨基亚甲基）胍中的任意一个氨基（-NH2）与PPG370中的一个伯醇进行反应得到；
将上述中得到的反应产物与2g氧化石墨烯、2g乙二醇加入反应装置中，高速分散4 h，转速300rpm,形成均一稳定相，并加热至80℃，搅拌反应，2h后，自然冷却；反应中是由GO中的羟基与1-（二氨基亚甲基）胍中剩下的-NH2进行反应交联；
然后通过9000rpm的转速离心分离将未反应的GO，再通过减压蒸馏，加热至40℃将水分离出来从而得到目标产物。
对目标产物进行测试，结果表明阻燃效果好。
将产物涂在尺寸为（120*7*3）mm的试样上，用试管夹垂直夹持于透明桶内，其中有按一定比例混合向上流动的氧氮气流,点着试样的上端，观察试样的燃烧现象，记录试样的燃烧时间。若超过3min中，则降低氧浓度；若时间不足3min，可以适当增加氧浓度。上述两种标准的浓度差小于0.5%时，得到产物的氧浓度。当得到的氧浓度≥27%时，证明产物为难燃性，即可以达到阻燃效果。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将40-80份多元醇与0.1-30份阻燃剂加入到反应装置中，加入催化剂在碱性条件下加热至90℃-200℃，反应6h-12h，放置降温至室温；
S2、使用离心机在300-8000rpm离心，去上层清液，去除催化剂和水分子；
S3、将0.1-5份氧化石墨烯和0.1-2份分散剂加入反应装置中，高速分散2-4 h，转速100-500rpm，形成稳定相，并加热到60℃-100℃，不断搅拌，反应1h-6h；
S4、将反应装置内温度降至20℃-40℃，通过5000rpm -10000rpm的转速离心分离除去未反应的氧化石墨烯，然后通过减压蒸馏去除水，即可获得石墨烯改性阻燃多元醇。
2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述多元醇选自聚醚多元醇330、聚醚多元醇360H、聚醚多元醇370H、聚醚多元醇330E、聚醚多元醇310中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述阻燃剂选自磷氮系阻燃剂、氮系阻燃剂、三氧化二镝、氢氧化铝、氢氧化镁或磷系阻燃剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯改性阻燃多元醇的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述分散剂选自司盘80、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或多种。
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