本發(fā)明涉及一種納米材料包裹型阻燃劑及其制備方法，屬于阻燃劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

天然和合成的高分子材料由于具有優(yōu)異的性能，例如低密度、耐腐蝕、易于加工等特性，正在不同領(lǐng)域快速取代傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)和金屬材料。這些高分子材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑、電子電器及運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。然而，大多數(shù)高分子材料，如塑料、橡膠和織物等本身極易燃燒，容易被外部的熱火火源所引燃，并導(dǎo)致在燃燒過(guò)程中釋放大量的熱量、煙氣及有毒氣體。在一些應(yīng)用領(lǐng)域，為了阻止材料的點(diǎn)燃、火焰的蔓延來(lái)消除火災(zāi)隱患，添加阻燃劑是使高分子材料不易著火燃燒或能夠減慢燃燒速度的一種有效方法。

阻燃劑從是否含有鹵素可以劃分為含鹵阻燃劑和無(wú)鹵阻燃劑，其中含鹵阻燃劑在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的煙霧和有毒的腐蝕性氣體，造成極大的環(huán)境污染；而無(wú)鹵阻燃劑發(fā)煙量小，不產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體，成為未來(lái)阻燃劑的重要發(fā)展方向之一。常用的無(wú)鹵阻燃劑主要包括氮磷型阻燃劑和金屬氫氧化物阻燃劑。其中，氮磷型阻燃劑類(lèi)型中特別是膨脹型阻燃劑，在受熱時(shí)發(fā)泡膨脹，燃燒過(guò)程中形成多孔的膨脹炭層，能夠起到隔熱隔氧的作用；但是傳統(tǒng)的氮磷型阻燃劑存在與高分子基體相容性差、與含鹵阻燃劑相比阻燃效率低等缺點(diǎn)，限制了它的廣泛使用。其次，金屬氫氧化物阻燃劑來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，作為填料在高分子材料燃燒過(guò)程中通過(guò)分解吸收熱量，同時(shí)分解生成的水蒸汽對(duì)可燃性氣體起到稀釋作用，其優(yōu)點(diǎn)在于燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體，具有阻燃和抑煙的雙重效果；然而金屬氫氧化物由于極性大，與高分子材料相容性差，并且在使用過(guò)程中添加量大，會(huì)極大地惡化材料的物理性能。因此，如何解決無(wú)鹵阻燃劑的分散性和提高阻燃效率是當(dāng)今阻燃領(lǐng)域面臨的一個(gè)難題。

無(wú)機(jī)納米材料(片狀、管狀和顆粒狀)作為一種新興的材料，由于其具有添加量少、阻燃效率高的特點(diǎn)，近年來(lái)也被廣泛地應(yīng)用到阻燃領(lǐng)域。無(wú)機(jī)納米粒子如片層材料對(duì)聚合物基體的阻燃作用主要源自納米粒子可以阻隔質(zhì)量和熱量傳遞，延遲熱解氣體和外界交換，從而降低聚合物在燃燒過(guò)程中的熱釋放速率；其中一些含有過(guò)渡金屬的納米粒子還可以發(fā)揮催化成炭的作用。無(wú)機(jī)納米粒子不僅可以發(fā)揮阻燃作用，而且對(duì)基體的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性的負(fù)面影響較小，甚至還可以發(fā)揮增強(qiáng)效應(yīng)。無(wú)機(jī)納米材料能顯著降低高分子材料的熱釋放和提高成炭量，然而單獨(dú)使用無(wú)機(jī)納米材料對(duì)材料的垂直燃燒阻燃級(jí)別提高有限，研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)納米材料例如石墨烯、碳納米管等與磷氮型阻燃劑或金屬化合物協(xié)同阻燃，具有優(yōu)異的協(xié)同阻燃增效作用；此外，納米復(fù)合材料的性能在很大程度上取決于無(wú)機(jī)納米粒子在聚合物基體中的分散狀態(tài)。由于無(wú)機(jī)納米粒子具有尺寸小，相互作用強(qiáng)，易團(tuán)聚難分散等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的密煉共混加工方式很難實(shí)現(xiàn)良好的分散，導(dǎo)致其無(wú)法發(fā)揮良好的作用。而常用的溶劑法和原位聚合法雖然會(huì)使納米材料在基體中得到較好的分散效果，但是大量的有機(jī)溶劑使用對(duì)環(huán)境造成極大的污染，并且生產(chǎn)效率也特別低。

通過(guò)包裹技術(shù)對(duì)阻燃劑進(jìn)行表面處理，提高阻燃劑的相容性和發(fā)揮核-殼協(xié)同阻燃增效作用，降低其在加工過(guò)程中的不良反應(yīng)，是一種行之有效的方法。例如通過(guò)用含硅的偶聯(lián)劑對(duì)阻燃劑表面包裹可以提高其耐水性能，或通過(guò)原位聚合方式在阻燃劑表面包裹一層聚合物外殼，能極大的改善阻燃劑與基體的相容性問(wèn)題。

因此，通過(guò)尋找新的具有更多功能化作用的殼層材料是包裹改性阻燃劑的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，選擇合適的殼層材料可以提高核芯阻燃劑的耐水性、相容性與阻燃性能。近年來(lái)，相關(guān)的納米材料負(fù)載于無(wú)鹵阻燃劑發(fā)揮協(xié)效作用的文章和專(zhuān)利也有報(bào)道，cn105037811a公開(kāi)了一種聚磷酸銨阻燃劑及其制備方法，通過(guò)自組裝方式將氮化碳等納米片層包裹到聚磷酸銨的表面，使該阻燃劑的熱穩(wěn)定性提高，并提高了在基體中的成炭率。然而，這種通過(guò)分子間作用力進(jìn)行包裹的方法并不能有效的將納米材料完全有力的鍵合到阻燃劑表面，這種阻燃劑加入到高分子材料之中進(jìn)行加工，在剪切作用下很容易造成殼層材料的脫落；并且此種包裹阻燃劑所需殼層納米材料負(fù)載量高，成本昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種納米材料包裹型阻燃劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有阻燃劑阻燃效率低、極性大、惡化材料的綜合物性以及納米材料在基體材料中分散性差及加工過(guò)程中殼層脫落等難題。

為了改善現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本發(fā)明通過(guò)包裹技術(shù)，以無(wú)機(jī)納米顆粒作為殼層，通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑的鍵接作用，與核芯無(wú)鹵阻燃劑相結(jié)合，通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合的方式，以硅烷偶聯(lián)劑為橋梁，將納米材料均勻的包裹在無(wú)鹵阻燃劑的表面。一方面改善了無(wú)鹵阻燃劑相容性差的問(wèn)題，另一方面決了單一納米材料難以簡(jiǎn)單分散與納米殼層阻燃劑脫落的問(wèn)題，從而提高了無(wú)機(jī)納米材料包裹無(wú)鹵阻燃劑的阻燃效率和綜合性能。

本發(fā)明方法適用范圍更廣，可將納米材料包裹到多數(shù)常見(jiàn)的無(wú)鹵阻燃劑表面，并且至今未見(jiàn)使用此方法包覆的阻燃劑。本發(fā)明方法能夠降低阻燃劑的表面極性，增加阻燃劑與阻燃材料的表面相容性，提高阻燃劑的阻燃效率、分散性以及提高阻燃制品的綜合物性。另外，本發(fā)明方法解決了單一無(wú)鹵阻燃劑的劣勢(shì)，在某些阻燃性能上特別是抗滴落作用上有顯著地效果。

本發(fā)明納米材料包裹型阻燃劑，是以納米材料為殼層、無(wú)鹵阻燃劑為核芯的包裹型阻燃劑，納米材料與無(wú)鹵阻燃劑之間通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑的鍵接作用以化學(xué)鍵的方式結(jié)合。

本發(fā)明納米材料包裹型阻燃劑，其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成如下：

所述納米材料為氧化石墨、石墨烯、鎳鐵雙氫氧化物、鎂鋁雙氫氧化物、α-磷酸鋯、層狀氫氧化鈷、單壁碳管、多壁碳管、碳纖維、炭黑、氧化鋅、二氧化鈦、納米二氧化硅、納米氧化鐵、納米氧化鈷中的一種。

所述納米材料為片狀、管狀或顆粒狀。

所述無(wú)鹵阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、聚磷酸銨、無(wú)機(jī)次磷酸鋁、有機(jī)次膦酸鋁、硼酸鋅、三嗪類(lèi)成炭劑、三聚氰胺氰尿酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽等中的一種。

所述混合溶劑為乙醇和水按質(zhì)量比3:1混合后得到的混合溶劑。

所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)和γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)，或者為γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(kh570)。

硅烷偶聯(lián)劑中，kh550用于對(duì)無(wú)鹵阻燃劑進(jìn)行水解改性，添加量為5-10質(zhì)量份；kh560或kh570用于對(duì)納米材料進(jìn)行水解改性，添加量為3-5質(zhì)量份。

本發(fā)明納米材料包裹型阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：在45-60℃下，向裝有攪拌器、回流冷凝管和通有干燥氮?dú)獾娜跓恐屑尤?00質(zhì)量份的無(wú)鹵阻燃劑，并分散到300質(zhì)量份的混合溶劑中，然后滴加5-10質(zhì)量份的kh550，滴加完成后保溫反應(yīng)6-8小時(shí)，獲得改性無(wú)鹵阻燃劑；

步驟2：在45-60℃下，將0.5-4份納米材料分散于100質(zhì)量份的混合溶劑中，超聲分散均勻，隨后滴加3-5質(zhì)量份的kh560或kh570，滴加完成后保溫反應(yīng)6-8小時(shí)，獲得改性納米材料；

步驟3：將步驟1獲得的改性無(wú)鹵阻燃劑添加到步驟2維持超聲的改性納米材料溶液中，繼續(xù)超聲20-30分鐘，隨后升溫到80℃，反應(yīng)6-10小時(shí)，獲得混合液；所得混合液依次經(jīng)過(guò)濾、水洗、干燥，獲得納米材料包裹型阻燃劑。

步驟3中，所述干燥是在80-100℃干燥8-12小時(shí)。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明將納米材料和無(wú)鹵阻燃劑通過(guò)化學(xué)鍵反應(yīng)相結(jié)合，不僅發(fā)揮了無(wú)鹵阻燃劑的有效阻燃效果，并且發(fā)揮了納米材料在阻隔、抑煙等諸多方面的協(xié)效效果，具有非常好的應(yīng)用基礎(chǔ)；

2、本發(fā)明引入了納米料作為殼層材料，納米材料較小的添加量便可得到高效的作用，通過(guò)此種方法可以解決納米材料在高分子材料中的分散性問(wèn)題；

3、本發(fā)明中，硅烷偶聯(lián)劑有助于阻燃劑的分散，避免阻燃劑團(tuán)聚呈塊狀，形成穩(wěn)定的分散體系；同時(shí)硅烷偶聯(lián)劑作為橋梁將納米材料反應(yīng)在在阻燃劑表面，從而形成比較完整的包覆殼層；此外通過(guò)化學(xué)鍵連接的包裹阻燃劑，在高分子材料加工過(guò)程中具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，殼層不易脫落，滿足螺桿剪切等加工條件，擴(kuò)大了其走向工業(yè)化的應(yīng)用范圍；

4、本發(fā)明納米材料包裹型阻燃劑反應(yīng)過(guò)程連續(xù)，生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)單，極大地降低了生產(chǎn)成本，使得無(wú)鹵阻燃劑具有更好的熱穩(wěn)定性，成炭性提高，阻燃效率高，阻燃制品綜合性能好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明阻燃劑可以廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、涂料、膠粘劑等高分子材料中，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明反應(yīng)原理示意圖。

圖2是實(shí)施例1制備的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑的掃描電鏡照片，其中a為聚磷酸銨，b為1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑。

圖3是實(shí)施例2制備的0.5％鎂鋁雙氫氧化物包裹氫氧化鋁阻燃劑的掃描電鏡照片，其中a為氫氧化鋁，b為0.5％鎂鋁雙氫氧化物包裹氫氧化鋁阻燃劑。

圖4是實(shí)施例3制備的4％層狀氫氧化鈷包裹有機(jī)次膦酸鋁阻燃劑的掃描電鏡照片，其中a為有機(jī)次膦酸鋁，b為4％層狀氫氧化鈷包裹有機(jī)次膦酸鋁阻燃劑。

圖5是實(shí)施例4制備的3％碳納米管包裹硼酸鋅阻燃劑的掃描電鏡照片，其中a為硼酸鋅，b為3％碳納米管包裹硼酸鋅阻燃劑。

圖6是實(shí)施例5制備的2％碳纖維包裹三聚氰胺聚磷酸鹽阻燃劑的掃描電鏡照片，其中a為三聚氰胺聚磷酸鹽，b為2％碳纖維包裹三聚氰胺聚磷酸鹽阻燃劑。

圖7為實(shí)施例制6備的未改性聚磷酸銨與1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑制備的熱塑性聚酯型聚氨酯彈性體材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。其中a圖為拉伸強(qiáng)度的性能數(shù)據(jù)，b圖為斷裂伸長(zhǎng)率的性能數(shù)據(jù)。從圖7a可以看出，加入百分之五的聚磷酸銨使聚氨酯彈性材料的拉伸強(qiáng)度降低約為67％，而加入相同質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑有力的改善了這種力學(xué)惡化，拉伸強(qiáng)度與單獨(dú)添加聚磷酸銨的聚氨酯彈性體材料相比提高了150％。同樣的，從圖7b可以明顯的看出加入相同質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑呈現(xiàn)出更高的斷裂伸長(zhǎng)率。

圖8為加入5質(zhì)量份的未改性聚磷酸銨(a)與1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑制備的熱塑性聚酯型聚氨酯彈性體材料(b)的斷面掃描圖，從圖8a可以看出加入聚磷酸銨的斷面十分平整，而圖8b加入1％石墨烯包裹聚磷酸銨的斷面呈現(xiàn)很多褶皺凸起，說(shuō)明石墨烯包裹改性后的聚磷酸銨與基體相容性提高，故力學(xué)性能也提高了。

圖9為純聚氨酯彈性體(a)，加入5質(zhì)量份的未改性聚磷酸銨的聚氨酯彈性體(b)，加入5質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑(c)的聚氨酯彈性體垂直燃燒圖。從圖9中可以看出，純聚氨酯彈性體在垂直燃燒過(guò)程中滴落情況十分嚴(yán)重，在加入5質(zhì)量份的未改性聚磷酸銨的聚氨酯彈性體后，這種滴落現(xiàn)象還是存在，然而在加了相同質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨，滴落明顯抑制。因此，石墨烯包裹改性后的聚磷酸銨比未改性的聚磷酸銨阻燃效率更高。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：以聚磷酸銨為芯材的包裹型阻燃劑

本實(shí)施例中納米材料包裹型阻燃劑的制備方法如下：

步驟1：在60℃下，向裝有攪拌器、回流冷凝管和通有干燥氮?dú)獾娜跓恐屑尤?00g聚磷酸銨，并分散到300g混合溶劑(無(wú)水乙醇和水按質(zhì)量比3:1的比例混合得到，下同)中，然后滴加10gkh550，滴加完成后保溫反應(yīng)6小時(shí)，獲得水解完全的阻燃劑溶液，即得改性無(wú)鹵阻燃劑；

步驟2：在50℃下，將1g石墨烯分散于100g混合溶劑中，超聲30min，隨后滴加5gkh560，滴加完成后保溫反應(yīng)6小時(shí)，獲得水解完全分散良好的石墨烯溶液，即得改性納米材料；

步驟3：將步驟1獲得的改性無(wú)鹵阻燃劑溶液添加到步驟2維持超聲的改性納米材料溶液中，繼續(xù)超聲20分鐘，隨后升溫到80℃，反應(yīng)6小時(shí)，獲得混合液；所得混合液依次經(jīng)過(guò)濾、水洗、80℃下干燥12小時(shí)，獲得1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑。

圖2為本實(shí)施例制備的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑的掃描電鏡照片，從圖2中可以看出，石墨烯分散良好的包裹在聚磷酸銨表面。

實(shí)施例2：以氫氧化鋁或氫氧化鎂為芯材的包裹型阻燃劑

本實(shí)施例中納米材料包裹型阻燃劑的制備方法如下：

步驟1：在45℃下，向裝有攪拌器、回流冷凝管和通有干燥氮?dú)獾娜跓恐屑尤?00g氫氧化鋁(或氫氧化鎂)，并分散到300g混合溶劑(無(wú)水乙醇和水按質(zhì)量比3:1的比例混合得到，下同)中，然后滴加5gkh550，滴加完成后保溫反應(yīng)8小時(shí)，獲得水解完全的阻燃劑溶液，即得改性無(wú)鹵阻燃劑；

步驟2：在45℃下，將0.5g鎂鋁雙氫氧化物分散于100g混合溶劑中，超聲30min，隨后滴加3gkh560，滴加完成后保溫反應(yīng)8小時(shí)，獲得水解完全分散良好的鎂鋁雙氫氧化物溶液，即得改性納米材料；

步驟3：將步驟1獲得的改性無(wú)鹵阻燃劑溶液添加到步驟2維持超聲的改性納米材料溶液中，繼續(xù)超聲20分鐘，隨后升溫到80℃，反應(yīng)10小時(shí)，獲得混合液；所得混合液依次經(jīng)過(guò)濾、水洗、80℃下干燥12小時(shí)，獲得0.5％鎂鋁雙氫氧化物包裹氫氧化鋁(或氫氧化鎂)阻燃劑。

圖3為本實(shí)施例制備的0.5％鎂鋁雙氫氧化物包裹氫氧化鋁阻燃劑的掃描電鏡照片，從圖3中可以看出，鎂鋁雙氫氧化物分散良好的包裹在氫氧化鋁表面。

實(shí)施例3：以無(wú)機(jī)次磷酸鋁或有機(jī)次膦酸鋁為芯材的包裹型阻燃劑

本實(shí)施例中納米材料包裹型阻燃劑的制備方法如下：

步驟1：在50℃下，向裝有攪拌器、回流冷凝管和通有干燥氮?dú)獾娜跓恐屑尤?00g無(wú)機(jī)次磷酸鋁(或有機(jī)次膦酸鋁)，并分散到300g混合溶劑(無(wú)水乙醇和水按質(zhì)量比3:1的比例混合得到，下同)中，然后滴加10gkh550，滴加完成后保溫反應(yīng)7小時(shí)，獲得水解完全的阻燃劑溶液，即得改性無(wú)鹵阻燃劑；

步驟2：在50℃下，將4g層狀氫氧化鈷分散于100g混合溶劑中，超聲30min，隨后滴加5gkh570，滴加完成后保溫反應(yīng)7小時(shí)，獲得水解完全分散良好的層狀氫氧化鈷溶液，即得改性納米材料；

步驟3：將步驟1獲得的改性無(wú)鹵阻燃劑溶液添加到步驟2維持超聲的改性納米材料溶液中，繼續(xù)超聲20分鐘，隨后升溫到80℃，反應(yīng)8小時(shí)，獲得混合液；所得混合液依次經(jīng)過(guò)濾、水洗、100℃下干燥8小時(shí)，獲得4％層狀氫氧化鈷包裹無(wú)機(jī)次磷酸鋁(或有機(jī)次膦酸鋁)阻燃劑。

圖4為本實(shí)施例制備的4％層狀氫氧化鈷包裹有機(jī)次膦酸鋁阻燃劑的掃描電鏡照片，從圖4中可以看出，層狀氫氧化鈷分散良好的包裹在有機(jī)次膦酸鋁的表面。

實(shí)施例4：以硼酸鋅為芯材的包裹型阻燃劑

本實(shí)施例中納米材料包裹型阻燃劑的制備方法如下：

步驟1：在60℃下，向裝有攪拌器、回流冷凝管和通有干燥氮?dú)獾娜跓恐屑尤?00g硼酸鋅，并分散到300g混合溶劑(無(wú)水乙醇和水按質(zhì)量比3:1的比例混合得到，下同)中，然后滴加10gkh550，滴加完成后保溫反應(yīng)6小時(shí)，獲得水解完全的阻燃劑溶液，即得改性無(wú)鹵阻燃劑；

步驟2：在50℃下，將3g碳納米管分散于100g混合溶劑中，超聲30min，隨后滴加4gkh560，滴加完成后保溫反應(yīng)6小時(shí)，獲得水解完全分散良好的碳納米管溶液，即得改性納米材料；

步驟3：將步驟1獲得的改性無(wú)鹵阻燃劑溶液添加到步驟2維持超聲的改性納米材料溶液中，繼續(xù)超聲20分鐘，隨后升溫到80℃，反應(yīng)10小時(shí)，獲得混合液；所得混合液依次經(jīng)過(guò)濾、水洗、80℃下干燥10小時(shí)，獲得3％碳納米管包裹硼酸鋅阻燃劑。

圖5為本實(shí)施例制備的3％碳納米管包裹硼酸鋅阻燃劑的掃描電鏡照片，從圖5中可以看出，碳納米管分散均勻的包裹在硼酸鋅的表面。

實(shí)施例5：以三聚氰胺聚磷酸鹽為芯材的包裹型阻燃劑

本實(shí)施例中納米材料包裹型阻燃劑的制備方法如下：

步驟1：在50℃下，向裝有攪拌器、回流冷凝管和通有干燥氮?dú)獾娜跓恐屑尤?00g三聚氰胺聚磷酸鹽，并分散到300g混合溶劑(無(wú)水乙醇和水按質(zhì)量比3:1的比例混合得到，下同)中，然后滴加10gkh550，滴加完成后保溫反應(yīng)7小時(shí)，獲得水解完全的阻燃劑溶液，即得改性無(wú)鹵阻燃劑；

步驟2：在50℃下，將2g碳纖維分散于100g混合溶劑中，超聲30min，隨后滴加3gkh570，滴加完成后保溫反應(yīng)6小時(shí)，獲得水解完全分散良好的碳纖維溶液，即得改性納米材料；

步驟3：將步驟1獲得的改性無(wú)鹵阻燃劑溶液添加到步驟2維持超聲的改性納米材料溶液中，繼續(xù)超聲20分鐘，隨后升溫到80℃，反應(yīng)10小時(shí)，獲得混合液；所得混合液依次經(jīng)過(guò)濾、水洗、80℃下干燥10小時(shí)，獲得2％碳纖維包裹三聚氰胺聚磷酸鹽阻燃劑。

圖6為本實(shí)施例制備的2％碳纖維包裹三聚氰胺聚磷酸鹽阻燃劑的掃描電鏡照片，從圖6中可以看出，碳纖維均勻的包裹在三聚氰胺聚磷酸鹽表面。

實(shí)施例6：以1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑填充熱塑性聚氨酯彈性體材料的性能測(cè)試

向95質(zhì)量份的熱塑性聚酯型聚氨酯彈性體(tpu)中加入5質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑(mapp)(實(shí)施例1制備)，在密煉機(jī)中于160℃混煉至均勻，隨后加入0.1質(zhì)量份抗氧劑s4p和0.1質(zhì)量份潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅，混合均勻后在160℃擠出造粒獲得無(wú)鹵阻燃抗滴落熱塑性聚氨酯彈性體材料(命名為tpu/5％mapp)。作為對(duì)比，加入5質(zhì)量份的聚磷酸銨(app)按照相同如上方法制備聚氨酯彈性體材料(命名為tpu/5％app)。

圖7為本實(shí)施例制備的未改性聚磷酸銨與1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑制備的熱塑性聚酯型聚氨酯彈性體材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。其中a圖為拉伸強(qiáng)度的性能數(shù)據(jù)，b圖為斷裂伸長(zhǎng)率的性能數(shù)據(jù)。從圖7a可以看出，加入百分之五的聚磷酸銨使聚氨酯彈性材料的拉伸強(qiáng)度降低約為67％，而加入相同質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑有力的改善了這種力學(xué)惡化，拉伸強(qiáng)度與單獨(dú)添加聚磷酸銨的聚氨酯彈性體材料相比提高了150％。同樣的，從圖7b可以明顯的看出加入相同質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑呈現(xiàn)出更高的斷裂伸長(zhǎng)率。

圖8為加入5質(zhì)量份的未改性聚磷酸銨與1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑制備的熱塑性聚酯型聚氨酯彈性體材料的斷面掃描圖。從圖8a可以看出加入聚磷酸銨的斷面十分平整，而圖8b加入1％石墨烯包裹聚磷酸銨的斷面呈現(xiàn)很多褶皺凸起，說(shuō)明石墨烯包裹改性后的聚磷酸銨與基體相容性提高，故力學(xué)性能也提高了。

圖9為(a)純聚氨酯彈性體，(b)加入5質(zhì)量份的未改性聚磷酸銨的聚氨酯彈性體，(c)加入5質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨阻燃劑的聚氨酯彈性體的垂直燃燒圖。從圖9中可以看出，純聚氨酯彈性體在垂直燃燒過(guò)程中滴落情況十分嚴(yán)重，在加入5質(zhì)量份的未改性聚磷酸銨的聚氨酯彈性體后，這種滴落現(xiàn)象還是存在，然而在加了相同質(zhì)量份的1％石墨烯包裹聚磷酸銨，滴落明顯抑制。因此，石墨烯包裹改性后的聚磷酸銨比未改性的聚磷酸銨阻燃效率更高。