CN206767989U - 一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊 - Google Patents

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孙耀明
彭晓华
陈寿
张玲
王鑫
涂建国
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SHENZHEN 863 NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.
SHENZHEN MERLIA TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Shenzhen TONGCHAN Lixing Technology Group Co.,Ltd.
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Shenzhen Meilihua Ink & Coating Co Ltd
SHENZHEN 863 PROGRAM RESEARCH AND DEVELOPMENT CENTER
Shenzhen Beauty Star Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，包括阻燃剂芯材以及包裹于阻燃剂芯材外部的多层壁材，所述多层壁材由石墨烯插层粘土层和包裹于石墨烯插层粘土层外部的有机材料层组成，所述石墨烯插层粘土层为石墨烯层和粘土层交替组成的层状结构。本实用新型利用石墨烯高散热和高阻隔性能，实现协调阻燃效果；采用多层壁材对阻燃剂芯材进行包覆，保证材料阻燃和力学性能。本实用新型的阻燃剂微胶囊具有防水，易分散，极强阻燃性，添加量小等特点，具有良好的推广价值。

Description

一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊
技术领域
本实用新型涉及高分子阻燃剂，尤其涉及一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊。
背景技术
无卤阻燃剂，例如：氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁（MH）、红磷、膨胀石墨及磷-氮系膨胀阻燃剂（IFR），由于无卤素，综合性能高等优点，是阻燃剂重要的发展方向。但无卤阻燃剂在聚合物中分散性较差，中国专利CN 101362836 采用环氧树脂包裹聚磷酸铵制备成微胶囊，可以增强无机阻燃剂的分散性能。中国专利CN 103910907 A中采用氧化石墨烯接枝改性三聚氰胺焦磷酸盐阻燃剂，效果提升明显，显示出石墨烯在阻燃领域具有较强的应用前景。
但现有阻燃剂依然存在如下问题：（1）包覆层单一，容易包覆不完全，阻燃剂易吸湿，分散效果差，导致阻燃性能下降；（2）芯材与壳材之间无微结构，在搅拌、挤出时，芯材和壳材极易分离，严重影响分散效果；（3）缺乏有效的增强组分，导致阻燃剂添加量较多，增加成本；（4）石墨烯容易团聚，造成添加效果不明显。这些问题显著限制了阻燃剂的应用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，旨在解决现有阻燃剂阻燃性能差、分散效果不佳、添加量较多的问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，包括阻燃剂芯材以及包裹于阻燃剂芯材外部的多层壁材，所述多层壁材由石墨烯插层粘土层和包裹于石墨烯插层粘土层外部的有机材料层组成，所述石墨烯插层粘土层为石墨烯层和粘土层交替组成的层状结构。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述阻燃剂芯材为无机阻燃剂、膨胀阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或有机硅阻燃剂。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述石墨烯插层粘土层包含1-500层粘土层和1-500层石墨烯层。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述石墨烯层为石墨烯或改性石墨烯。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述粘土层为蒙脱土、蛭石、伊利石、高岭土或累托石。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述有机材料层为聚乙烯醇、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚酰胺或聚酯。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述阻燃剂芯材的粒径为1μm-50μm。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述石墨烯插层粘土层厚度为10nm-5000nm。
所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其中，所述有机材料层厚度为10nm-1000nm。
有益效果：本实用新型利用石墨烯高散热和高阻隔性能，实现协调阻燃效果；采用多层壁材对芯材进行包覆，保证制备过程中依然具有极强的分散性能，进一步提升材料阻燃和力学性能。本实用新型的阻燃剂微胶囊具有防水，易分散，极强阻燃性，添加量小等特点，具有良好的推广价值。
附图说明
图1为本实用新型一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，图1为本实用新型一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊较佳实施例的结构示意图，其中，包括阻燃剂芯材1以及包裹于阻燃剂芯材1外部的多层壁材2，所述多层壁材2由石墨烯插层粘土层21和包裹于石墨烯插层粘土层21外部的有机材料层22组成，所述石墨烯插层粘土层21为石墨烯层211和粘土层212交替组成的层状结构。
优选的，石墨烯插层粘土层21中包含1-500层粘土层212和1-500层石墨烯层211，例如石墨烯插层粘土层21依次包括石墨烯层211、粘土层212、石墨烯层211、粘土层212共4层，这种交替结构具有阻隔性强，可有效防止阻燃剂吸水。
这种交替结构更为重要的优点是，将石墨烯层211插入到粘土层212，形成层状结构的石墨烯插层粘土层21，可有效阻止石墨烯团聚，高温条件下，石墨烯插层粘土层21可以有效铺开，利用高散热和高阻隔性能，实现协调阻燃效果。
当然，本实用新型中，还可以是其他交替结构，例如石墨烯插层粘土层21的层数可以是其他层数，例如20~500层，其具有更好的阻隔性能，也能提高材料相容性。
另外，需说明的是，在同一阻燃剂微胶囊中，各层的石墨烯层211材料可以相同，也可以不同；各层的粘土层212材料可以相同，也可以不同。具体可根据实际需要进行调整。
进一步，所述阻燃剂芯材1为无机阻燃剂、膨胀阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或有机硅阻燃剂。其中的无机阻燃剂可以是氢氧化镁、氢氧化铝、金属氧化物（Sb2O3）等。其中的无机阻燃剂可以是氢氧化镁、氢氧化铝、金属氧化物（Sb2O3）等。所述阻燃剂芯材1的粒径为1μm-50μm，例如为直径25μm或者50μm的球形颗粒状结构。
进一步，所述石墨烯层211为石墨烯或改性石墨烯。所述粘土层212为蒙脱土、蛭石、伊利石、高岭土或累托石。所述石墨烯插层粘土层21的厚度为10nm-5000nm，例如厚度为2500nm或者5000nm。
进一步，所述有机材料层22为聚乙烯醇、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚酰胺或聚酯。所述有机材料层厚度为10nm-1000nm，例如厚度为500nm或者1000nm。
下面提供一实施例来说明本实用新型的阻燃剂微胶囊制备过程，如下：
（1）将氧化石墨烯和高岭土分散在水中，调节pH值至4，80℃搅拌反应3h，加入焦磷酰氧基钛酸酯偶联剂和粒径50μm的聚磷酸铵，继续搅拌1h，冷却，洗涤，干燥。
（2）将三聚氰胺和甲醛溶液混合，搅拌并升温到80℃至溶液澄清后，调节体系的pH值至8.5左右，恒温反应1小时，得到三聚氰胺甲醛树脂预聚体溶液，将（1）中的干燥产物加入，调节体系pH值为4，75℃搅拌反应2h，冷却，洗涤，干燥。
最终得到的阻燃剂微胶囊中，阻燃剂芯材为聚磷酸铵，粒径为50μm，内侧壁材为氧化石墨烯插层高岭土层，包含25层高岭土层和25层石墨烯层，总厚度为5000nm，外侧壁层为三聚氰胺甲醛，厚度为1000nm。
最终得到的阻燃剂微胶囊耐水性优异，3天吸水量小于0.5%，添加20%该阻燃剂的PA6，氧指数为36，垂直燃烧等级为V-0级，拉伸强度为60.0Mpa，性能优异。
综上所述，本实用新型利用石墨烯高散热和高阻隔性能，实现协调阻燃效果；采用多层壁材对阻燃剂芯材进行包覆，保证制备过程中依然具有极强的分散性能，进一步提升材料阻燃和力学性能。本实用新型的阻燃剂微胶囊具有防水，易分散，极强阻燃性，添加量小等特点，具有良好的推广价值。
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，包括阻燃剂芯材以及包裹于阻燃剂芯材外部的多层壁材，所述多层壁材由石墨烯插层粘土层和包裹于石墨烯插层粘土层外部的有机材料层组成，所述石墨烯插层粘土层为石墨烯层和粘土层交替组成的层状结构。
2.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述阻燃剂芯材为无机阻燃剂、膨胀阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或有机硅阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述石墨烯插层粘土层包含1-500层粘土层和1-500层石墨烯层。
4.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述石墨烯层为石墨烯或改性石墨烯。
5.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述粘土层为蒙脱土、蛭石、伊利石、高岭土或累托石。
6.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述有机材料层为聚乙烯醇、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚酰胺或聚酯。
7.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述阻燃剂芯材的粒径为1μm-50μm。
8.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述石墨烯插层粘土层厚度为10nm-5000nm。
9.根据权利要求1所述的石墨烯增强的阻燃剂微胶囊，其特征在于，所述有机材料层厚度为10nm-1000nm。
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