CN112048042A - 一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯及其制法 - Google Patents
一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯及其制法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及丙烯酸树脂阻燃技术领域，且公开了一种反应型氮磷‑石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，包括以下配方原料及组分：烯基‑氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、引发剂过氧化二异丙苯。羟基化石墨烯丰富的羟基与六氯环三磷腈的氯原子进行取代反应，剩余的氯原子再与4,6‑三氨‑1,3,5‑三嗪的氨基，以及氨气氛围中进行反应，得到烯基‑氮磷功能化石墨烯，烯基在过氧化二异丙苯的引发作用下，与丙烯酸酯单体进行自由基共聚，作为反应型氮磷协效复合阻燃剂，引入到丙烯酸树脂的分子链中，改善了功能化石墨烯复合阻燃剂与丙烯酸树脂的相容性和分散性，赋予了材料优异的阻燃性能。
Description
技术领域
本发明涉及丙烯酸树脂阻燃技术领域，具体为一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯及其制法。
背景技术
阻燃剂是赋予高分子材料难燃性的功能型助剂，如溴系阻燃剂、氮系阻燃剂、氮磷阻燃剂、有机磷阻燃剂、石墨碳系阻燃剂等，可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂，添加型阻燃剂价格低廉、操作简单，但是大部分添加型阻燃剂与高分子材料存在相容性差的问题，导致材料的阻燃性能会随着时间的推移而急剧下降，并且添加型阻燃剂对高分子材料的加工性能、机械性能都有一定的影响，反应型阻燃剂是作为反应单体参加到化学聚合反应中，对高分子材料的加工性和机械影响非常小，并且阻燃性能持久。
丙烯酸树脂涂料是一种重要的工业用装饰性涂料，具有优异的耐光性、耐候性和耐热性，在汽车、电器、机械、建筑等领域应用广泛，但是传统的丙烯酸树脂成膜后遇明火容易燃烧，阻燃性能较差，并且会产生大量的浓烟和有毒物质的产生，因此对丙烯酸树脂进行阻燃性改性是研究热点。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效的反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯及其制法，解决了传统的丙烯酸树脂的阻燃性能较差的问题，同时解决了加入添加型阻燃剂会影响丙烯酸树脂的加工性能和机械性能的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯：包括以下原料及组分，烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、引发剂、质量比为5-30:100:15-60:5-15:0.8-2。
优选的，所述引发剂为过氧化二异丙苯。
优选的，所述反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和氧化石墨烯，置于超声处理装置中，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至50-80℃，匀速搅拌反应2-8h，温度调至40-60℃，加入丙三醇，匀速搅拌反应4-10h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到羟基化石墨烯。
(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，加热至30-50℃，匀速搅拌反应48-96h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯。
(3)向反应瓶中加入氯苯溶剂和环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，在氮气氛围中，加热至80-120℃，匀速搅拌反应12-24h，将溶液降温至0-5℃，在氨气氛围中，匀速搅拌反应18-36h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水离心分离和洗涤固体产物并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯。
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液。
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液。
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，加热至100-120℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应1-2h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应2-6h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯。
优选的，所述步骤(1)中超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶。
优选的，所述步骤(1)中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:120-180:200-300。
优选的，所述步骤(2)中羟基化石墨烯、六氯环三磷腈和三乙胺的质量比为1:10-20:25-50。
优选的，所述步骤(3)中环三磷腈修饰石墨烯、4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺的质量比为1:5-10:12-25。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，乙醇胺的氨基与氧化石墨烯的环氧基团进行反应，来增加石墨烯表面的羟基含量，丰富的羟基与六氯环三磷腈的氯原子进行取代反应，得到环三磷腈修饰石墨烯，环三磷腈的剩余的氯原子再与4,6-三氨-1,3,5-三嗪的氨基，以及氨气氛围中进行反应，将剩余的氯原子全部取代，得到烯基-氮磷功能化石墨烯，烯基在过氧化二异丙苯的引发作用下，与丙烯酸酯单体进行自由基共聚，使烯基-氮磷功能化石墨烯作为反应型氮磷协效复合阻燃剂，引入到丙烯酸树脂的分子链中，显著改善了功能化石墨烯复合阻燃剂与丙烯酸树脂的相容性和分散性，赋予了丙烯酸树脂材料优异的阻燃性能。
附图说明
图1是超声处理装置正面示意图；
图2是大调节块放大示意图；
图3是卡板调节示意图。
1-超声处理装置；2-超声器；3-超声探头；4-水浴槽；5-加热器；6-底座；7-大调节块；8-大卡环；9-大卡扣；10-调节杆；11-小调节块；12-小卡环；13-小卡扣；14-移动杆；15-卡板；16-反应瓶。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯：包括以下原料及组分，烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、引发过氧化二异丙苯剂、质量比为5-30:100:15-60:5-15:0.8-2。
反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和氧化石墨烯，置于超声处理装置中，超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至50-80℃，匀速搅拌反应2-8h，温度调至40-60℃，加入丙三醇，其中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:120-180:200-300，匀速搅拌反应4-10h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到羟基化石墨烯。
(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，三者质量比为1:10-20:25-50，加热至30-50℃，匀速搅拌反应48-96h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯。
(3)向反应瓶中加入氯苯溶剂和环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，三者质量比为1:5-10:12-25，在氮气氛围中，加热至80-120℃，匀速搅拌反应12-24h，将溶液降温至0-5℃，在氨气氛围中，匀速搅拌反应18-36h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水离心分离和洗涤固体产物并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯。
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液。
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液。
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，加热至100-120℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应1-2h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应2-6h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯。
实施例1
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和氧化石墨烯，置于超声处理装置中，超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至50℃，匀速搅拌反应2h，温度调至40℃，加入丙三醇，其中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:120:200，匀速搅拌反应4h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到羟基化石墨烯。
(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，三者质量比为1:10:25，加热至30℃，匀速搅拌反应48h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯。
(3)向反应瓶中加入氯苯溶剂和环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，三者质量比为1:5:12，在氮气氛围中，加热至80℃，匀速搅拌反应12h，将溶液降温至5℃，在氨气氛围中，匀速搅拌反应18h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水离心分离和洗涤固体产物并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯。
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液。
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液。
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，其中烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和引发过氧化二异丙苯剂的质量比为5:100:15:5:0.8，加热至100℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应1h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应2h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯1。
实施例2
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和氧化石墨烯，置于超声处理装置中，超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至80℃，匀速搅拌反应8h，温度调至60℃，加入丙三醇，其中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:140:230，匀速搅拌反应4h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到羟基化石墨烯。
(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，三者质量比为1:14:30，加热至40℃，匀速搅拌反应48h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯。
(3)向反应瓶中加入氯苯溶剂和环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，三者质量比为1:6:15，在氮气氛围中，加热至120℃，匀速搅拌反应18h，将溶液降温至2℃，在氨气氛围中，匀速搅拌反应36h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水离心分离和洗涤固体产物并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯。
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液。
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液。
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，其中烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和引发过氧化二异丙苯剂的质量比为10:100:25:8:1.2，加热至120℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应2h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应2h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯2。
实施例3
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和氧化石墨烯，置于超声处理装置中，超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至65℃，匀速搅拌反应5h，温度调至50℃，加入丙三醇，其中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:160:270，匀速搅拌反应8h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到羟基化石墨烯。
(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，三者质量比为1:16:42，加热至40℃，匀速搅拌反应72h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯。
(3)向反应瓶中加入氯苯溶剂和环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，三者质量比为1:8:20，在氮气氛围中，加热至100℃，匀速搅拌反应18h，将溶液降温至2℃，在氨气氛围中，匀速搅拌反应24h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水离心分离和洗涤固体产物并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯。
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液。
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液。
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，其中烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和引发过氧化二异丙苯剂的质量比为22:100:50:12:1.6，加热至110℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应1.5h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应4h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯3。
实施例4
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和氧化石墨烯，置于超声处理装置中，超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至80℃，匀速搅拌反应8h，温度调至60℃，加入丙三醇，其中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:180:300，匀速搅拌反应10h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到羟基化石墨烯。
(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，三者质量比为1:20:50，加热至50℃，匀速搅拌反应96h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯。
(3)向反应瓶中加入氯苯溶剂和环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，三者质量比为1:10:25，在氮气氛围中，加热至120℃，匀速搅拌反应24h，将溶液降温至0℃，在氨气氛围中，匀速搅拌反应36h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水离心分离和洗涤固体产物并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯。
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液。
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液。
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，其中烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和引发过氧化二异丙苯剂的质量比为30:100:60:15:2，加热至120℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应2h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应6h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯4。
对比例1
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和氧化石墨烯，置于超声处理装置中，超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至80℃，匀速搅拌反应2h，温度调至60℃，加入丙三醇，其中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:100:160，匀速搅拌反应10h，减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到羟基化石墨烯。
(2)向反应瓶中加入四氢呋喃溶剂和羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，三者质量比为1:25:60，加热至30℃，匀速搅拌反应72h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用四氢呋喃洗涤固体产物并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯。
(3)向反应瓶中加入氯苯溶剂和环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，三者质量比为1:4:10，在氮气氛围中，加热至120℃，匀速搅拌反应24h，将溶液降温至5℃，在氨气氛围中，匀速搅拌反应18h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水离心分离和洗涤固体产物并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯。
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液。
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液。
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，其中烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和引发过氧化二异丙苯剂的质量比为2:100:10:20:2.5，加热至120℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应1h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应6h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯对比1。
使用CZF-5型水平垂直燃烧测试仪，测试实施例和对比例中反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯的阻燃性能，测试标准为UL-94。
| 测试 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 |
| UL-94等级 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-1 |
Claims (7)
1.一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，其特征在于：包括以下原料及组分，烯基-氮磷功能化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、引发剂、质量比为5-30:100:15-60:5-15:0.8-2。
2.根据权利要求1所述的一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，其特征在于：所述引发剂为过氧化二异丙苯。
3.根据权利要求1所述的一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，其特征在于：所述反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯制备方法包括以下步骤：
(1)向甲苯溶剂中加入氧化石墨烯，置于超声处理装置中，进行超声分散处理，在氮气氛围中加入氯化亚砜，加热至50-80℃，反应2-8h，温度调至40-60℃，加入丙三醇，反应4-10h，减压蒸馏、洗涤并干燥，制备得到羟基化石墨烯；
(2)向四氢呋喃溶剂中加入羟基化石墨烯，超声分散均匀后，在氮气氛围中加入六氯环三磷腈和三乙胺，加热至30-50℃，反应48-96h，减压蒸馏、洗涤并干燥，制备得到环三磷腈修饰石墨烯；
(3)向氯苯溶剂中加入环三磷腈修饰石墨烯，超声分散均匀后加入4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺，在氮气氛围中，加热至80-120℃，反应12-24h，降温至0-5℃，在氨气氛围中，反应18-36h，减压蒸馏、离心分离、洗涤并干燥，制备得到烯基-氮磷功能化石墨烯；
(4)向反应瓶中加入甲苯溶剂和烯基-氮磷功能化石墨烯，进行超声分散处理，形成功能化石墨烯分散液；
(5)向甲苯溶剂中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸，搅拌均匀后形成丙烯酸酯单体溶液；
(6)向功能化石墨烯分散液中加入引发剂过氧化二异丙苯，加热至100-120℃，滴加1/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应1-2h，再加入剩余的2/3体积的丙烯酸酯单体溶液，匀速搅拌反应2-6h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，倒入模具中固化成膜，制备得到反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯。
4.根据权利要求3所述的一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，其特征在于：所述步骤(1)中超声处理装置包括超声器，超声器设置有超声探头、超声处理装置内部设置有水浴槽，水浴槽两侧固定连接有加热器，水浴槽内部下方固定连接有底座，底座上方固定连接有大调节块，大调节块内部设置有大卡环，大卡环活动连接有大卡扣，大卡扣固定连接有调节杆，调节杆固定动连接有小调节块，小调节块内部设置有小卡环，小卡环活动连接有小卡扣，小卡扣固定移动杆，移动杆活动连接有卡板，卡板活动连接有反应瓶。
5.根据权利要求3所述的一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，其特征在于：所述步骤(1)中氧化石墨烯、氯化亚砜和丙三醇的质量比为1:120-180:200-300。
6.根据权利要求3所述的一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，其特征在于：所述步骤(2)中羟基化石墨烯、六氯环三磷腈和三乙胺的质量比为1:10-20:25-50。
7.根据权利要求3所述的一种反应型氮磷-石墨烯复合阻燃剂改性丙烯酸酯，其特征在于：所述步骤(3)中环三磷腈修饰石墨烯、4,6-三氨-1,3,5-三嗪和三乙胺的质量比为1:5-10:12-25。
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